JP2000183509A - はんだ供給方法及び装置 - Google Patents

はんだ供給方法及び装置

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JP2000183509A
JP2000183509A JP10375625A JP37562598A JP2000183509A JP 2000183509 A JP2000183509 A JP 2000183509A JP 10375625 A JP10375625 A JP 10375625A JP 37562598 A JP37562598 A JP 37562598A JP 2000183509 A JP2000183509 A JP 2000183509A
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JP
Japan
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solder
thermal transfer
heat transfer
head
sheet
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JP10375625A
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Masayuki Yoshida
政幸 吉田
Kazuya Saito
一哉 斉藤
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーン印刷の代わりに、熱転写技術を利
用して基板面にはんだを熱転写により高精度で供給可能
とする。 【解決手段】 プリント基板2を支持する基板支持手段
と、熱転写ヘッド11と、ベースフィルム上にはんだ層
を形成した熱転写はんだシート20を前記熱転写ヘッド
11に供給する熱転写はんだシート繰り出し・巻き取り
機構12と、前記熱転写ヘッド11と前記基板支持手段
との相対位置を変化させる移動機構とを備え、前記プリ
ント基板2に対して前記熱転写はんだシート20を前記
熱転写ヘッド11で接触させて熱転写する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をはんだ
付けするためのプリント基板にはんだを供給するはんだ
供給方法及び装置に係り、とくに多品種及びファインピ
ッチ(高密度実装)対応はんだ供給方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】現在、プリント基板へのはんだ供給は、
スクリーンやメタルマスクを用いたスクリーン印刷機を
用いて、クリームはんだを印刷する方式を用いている。
現状のスクリーン印刷精度は、ICの一種であるクワッ
ド・フラット・パッケージ(QFP)のリードピッチ
0.5mm程度にまで対応可能な精度であり、また現状の
メタルマスク印刷精度は、QFPリードピッチ0.3mm
程度にまで対応可能となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スクリーン
やメタルマスクを用いた印刷法は、以下の問題点があ
る。
【0004】(1) スクリーンやメタルマスクを使用す
ると、残留するペーストでマスクが目詰まりするために
一定枚数印刷毎にスクリーンやマスクを洗浄しなくては
いけない。
【0005】(2) 品種毎のはんだマスクを作る必要性
があり、多品種となると製作費用や維持管理等が大変で
ある。
【0006】(3) マスクを製作するのに時間がかかる
ため、生産までのリードタイムが長い。
【0007】(4) 生産する品を変えるたびに段取り替
えの手間がかかるため、多品種少量生産への対応が難し
い。
【0008】(5) 従来方式(スクリーン印刷)では印
刷精度に限界があるため、ファインピッチ品へのはんだ
供給が難しい。
【0009】(6) 一般に、はんだを使ってファインピ
ッチ(QFP0.3mmピッチレベル)で部品を高密度に
実装するためには、プリント基板にはんだをプリコート
する必要がある。この方式ではフラックス塗布工程や部
品固定用ボンド塗布工程が必要であり、工程が複雑にな
りコスト高につながる。
【0010】本発明は、上記の点に鑑み、スクリーン印
刷の代わりに、熱転写技術を利用して基板面にはんだを
熱転写により高精度で供給可能なはんだ供給方法及び装
置を提供することを目的とする。
【0011】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のはんだ供給方法は、ベースフィルム上には
んだ層を形成した熱転写はんだシートを用い、基板に対
して前記熱転写はんだシートを熱転写ヘッドで接触させ
て熱転写することを特徴としている。
【0013】前記はんだ供給方法において、熱転写はん
だシートは、はんだ粒子にフラックスを混入した前記は
んだ層を剥離層を介して前記ベースフィルム上に形成
し、前記はんだ層の上に接着層を形成したものであり、
前記接着層を前記基板側に向けて用いることを特徴とし
ている。
【0014】本発明のはんだ供給装置は、基板を支持す
る基板支持手段と、熱転写ヘッドと、ベースフィルム上
にはんだ層を形成した熱転写はんだシートを前記熱転写
ヘッドに供給する熱転写はんだシート繰り出し・巻き取
り機構と、前記熱転写ヘッドと前記基板支持手段との相
対位置を変化させる移動機構とを備え、前記基板に対し
て前記熱転写はんだシートを前記熱転写ヘッドで接触さ
せて熱転写する構成となっている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るはんだ供給方
法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【0016】図1乃至図2は本発明の第1の実施の形態
を示す。これらの図において、1は固定ステージでプリ
ント基板2(例えばガラス−エポキシ等の樹脂基板2a
上に銅箔等の導体パターン2bを設けたもの)を載置固
定するものである。10はヘッド移動機構であり、これ
に熱転写ヘッド(サーマルヘッド)11及びこの熱転写
ヘッド11に熱転写はんだシート20を供給する熱転写
はんだシート繰り出し・巻き取り機構12が取り付けら
れている。なお、前記固定ステージ1はプリント基板2
のXY方向及びθ方向(回転方向)の位置補正機能を有
していることが好ましい。
【0017】前記熱転写はんだシート20は図3に示す
ようにPETフィルム等のベースフィルム21(厚さ4
μm)上に剥離層22(厚さ1μm)、はんだ層23
(厚さ20〜100μm)、接着層24(厚さ1μm)
の順に積層、形成したものである。ここで、はんだ層2
3ははんだ粒子にフラックスを混入し、これらにワック
スや樹脂等の可撓性、熱可塑性を持たせるためのバイン
ダを混ぜて、シート状に形成したものである。使用する
はんだ粒子の粒径は5〜30μm程度で、はんだ層23
の厚み(20〜100μm)に応じた適当な粒径のもの
を選択して使用する。はんだ層23に混入するバインダ
は、プリント基板に部品をはんだ付けする工程であるは
んだリフロー時に蒸発するようなものを使用するか、も
しくはリフロー後に洗浄することで除去可能な材質とす
る。剥離層や接着層の材質についても同様である。ま
た、剥離層22はベースフィルム21からのはんだ層2
3の剥離性を良好にするために設けられており、また接
着層24ははんだ層23の基板への付着性を良好にする
ために設けられている。
【0018】この場合、前記熱転写ヘッド11は図2の
ように熱転写はんだシート20以上の横幅を有するもの
であり、前記熱転写ヘッド11を搭載したヘッド移動機
構10はX方向に精度の良いボールネジ等で直線移動
し、位置制御させることとする。これにより、印刷精度
は熱転写ヘッド11の解像度に依存することとなる。
【0019】この第1の実施の形態において、まず、固
定ステージ1上にプリント基板2をセットする。次い
で、プリント基板2の導体パターン2bに対応したはん
だ付け位置にはんだの熱転写を行う。即ち、固定ステー
ジ1上にプリント基板2をセット後、ヘッド移動機構1
0は図1の仮想線で示す待機位置から図1実線の印刷開
始位置へ移動する。
【0020】それから熱転写ヘッド11が降下し、プリ
ント基板面に熱転写はんだシート20が接触した状態と
なり(接着層24が接する向きとする)、以後印刷を開
始し、熱転写ヘッド11がプリント基板2上を移動し、
これに併せて、シート繰り出し・巻き取り機構12では
んだシート20がたるまないように巻き取っていく。こ
れにより、基板上の導体パターン2bに対応したはんだ
供給位置に所定厚さのはんだ層が熱転写される。印刷終
了後、熱転写ヘッド11は上昇し、ヘッド移動機構10
は図1仮想線の待機位置に復帰する。その後、はんだ供
給済みのプリント基板2を固定ステージ1から外し、次
のプリント基板2を固定ステージに載置する。このよう
な動作により順次プリント基板に所定パターンのはんだ
層を熱転写により印刷、供給できる。
【0021】この第1の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。
【0022】(1) 従来はんだマスクやスクリーンを使
用していたはんだの供給を、熱転写ヘッド(サーマルヘ
ッド)を用いた熱転写方式にすることで、はんだマスク
やスクリーンを不要とし、従来の印刷方式では対応でき
なかったファインピッチへのはんだ供給やはんだ厚付け
が可能となる。例えば、現在のクリームはんだ印刷によ
る印刷厚さは通常0.1mm、微細パターンで20〜50
μm程度であるが、本実施の形態では熱転写はんだシー
ト20のはんだ層23の厚さを自由にコントロールする
ことにより(具体的には、はんだ層の厚みの異なる熱転
写はんだシート20を予め用意しておくことで)、必要
とされるだけのはんだ量を供給することが出来る。ま
た、熱転写ヘッド11を駆動するヘッド移動機構10と
して高精度位置決めが可能な機構を用いることで、印刷
精度は熱転写ヘッドの解像度に依存し、360dpiの
熱転写ヘッドで印字した場合、1ドット当たりのサイズ
は0.071mmとなり微細パターンの印刷に十分対応可
能である。また、高解像度(600dpi又はそれ以
上)の熱転写ヘッドを使用することにより、更なる微細
パターンにも対応可能である。
【0023】(2) コンピュータ上で設計したパターン
をそのまま印刷することが可能になり、従来必要であっ
たマスク製作までのリードタイムの削減、多品種少量生
産への対応が可能となり、さらには設備コストの削減が
可能になる。
【0024】(3) はんだとフラックスの同時転写を行
うことで基板へのプリコート工程が不用になる。また、
基板への部品実装時に50℃程度に加熱することで、フ
ラックスの粘着性により接着剤等を使用することなく部
品をそのまま搭載することが可能で、装着部品固定用接
着剤も不用となり工程の簡略化が可能である。
【0025】図4は本発明の第2の実施の形態を示す。
この図において、30は印刷テーブルであり、待機位置
から印刷位置に例えばX方向に直線移動可能なものであ
り、印刷テーブル30上にプリント基板2が真空吸着に
より位置決め固定されるようになっている。印刷位置の
印刷テーブル30の上方にはXYθステージ40に熱転
写ヘッド11が取り付けられている。従って、熱転写ヘ
ッド11はXYθ方向にそれぞれ移動可能であり、印刷
テーブル30上のプリント基板2に対して走査及び位置
修正が可能な機構となっている。熱転写ヘッド11に熱
転写はんだシート20を供給するために熱転写はんだシ
ート繰り出し・巻き取り機構50が設けられている。こ
のシート繰り出し・巻き取り機構50は、トルクモータ
により駆動されるシート繰り出しロール51、一対のガ
イドロール52及びその間に設けられた重り53とから
成る繰り出し側テンション機構54と、はんだシート2
0を基板面に沿うようにガイドするガイドロール55
と、熱転写ヘッド11を通過したはんだシート20を巻
き取り側テンション機構56に向けてガイドするガイド
ロール57とはんだシート20の繰り出し・巻き取りを
停止するクランプ58と、巻き取り側テンション機構5
6を通過したはんだシート20を巻き取るためにトルク
モータで駆動される巻き取りロール59とを有してい
る。巻き取り側テンション機構56は繰り出し側テンシ
ョン機構54と全く同様の機構であり、同一部分に同一
符号を付して、機構の詳細は省略する。
【0026】この第2の実施の形態の場合、まず、待機
位置の印刷テーブル30にプリント基板2をセットし、
真空吸着で保持して印刷テーブル30は印刷位置へ移動
する。それから、熱転写ヘッド11が降下し、クランプ
58はオフ(シート解放)となる。そして熱転写ヘッド
11は印刷テーブル後方(図4の印刷テーブル右端)に
向かって移動し、導体パターン2b上のはんだ供給位置
にはんだ層を熱転写すると共にシート繰り出し・巻き取
り機構50にてはんだシート20に所要のテンションを
与えながら巻き取る。その後、はんだシート20のクラ
ンプをオンとしてはんだシートの繰り出し・巻き取りを
停止した後、熱転写ヘッド11は上昇位置へ復帰する。
上昇位置において熱転写ヘッド11は印刷テーブル前方
へ移動し、はんだシート20を繰り出して次の基板の印
刷の準備を行う。これと同時に印刷テーブル30は前方
(左方向)の待機位置へ移動し、真空吸着を解除し、は
んだ印刷、供給済みのプリント基板2を取り出す。
【0027】この第2の実施の形態によっても、従来の
印刷方式では対応できなかったファインピッチへのはん
だ供給やはんだ厚付けが可能であり、機構の詳細は異な
るが前述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。なお、XYθステージ40で熱転写ヘッド11
をXY方向に走査することで、熱転写ヘッド11が熱転
写はんだシート20よりも小さな横幅の場合でも熱転写
はんだシート20の全面にわたる熱転写が可能である。
【0028】なお、熱転写はんだシート20は図3のよ
うにベースフィルム21上に剥離層22、はんだ層2
3、接着層24の順に積層、形成したものを例示した
が、接着層及び剥離層は転写性を持つバインダ(例えば
ホットメルト接着剤)を使用することにより省略が可能
である。この場合も、バインダははんだリフロー時に蒸
発する材質、もしくはリフロー後に洗浄、除去可能な材
質であることが必要である。
【0029】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るはん
だ供給方法及び装置によれば、次の効果を奏することが
できる。
【0031】(1) スクリーン印刷を用いないため、は
んだマスクが不用になり、マスク洗浄工程の省略化、マ
スク製作分のリードタイムの短縮、段取り替えロスの低
減等の利点があり、多品種少量生産に対応が可能であ
る。
【0032】(2) 熱転写はんだシートを用いて基板面
に熱転写ヘッドで熱転写するため、クリームはんだと違
い印刷時のにじみや広がりがなく、従来の印刷方式では
対応できなかったファインピッチへのはんだ供給やはん
だ厚付けが可能である。
【0033】(3) 基板に対してフラックスの同時転写
を行うためプリコート工程が不用になり、また装着部品
固定用接着剤も不用である。このため、はんだ供給後の
工程の簡素化にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るはんだ供給方法及び装置の第1の
実施の形態を示す正面図である。
【図2】同側面図である。
【図3】第1の実施の形態で用いる熱転写はんだシート
の構造を示す拡大断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
1 固定ステージ 2 プリント基板 10 ヘッド移動機構 11 熱転写ヘッド 12,50 シート繰り出し・巻き取り機構 20 熱転写はんだシート 21 ベースフィルム 22 剥離層 23 はんだ層 24 接着層 30 印刷テーブル 40 XYθステージ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースフィルム上にはんだ層を形成した
    熱転写はんだシートを用い、基板に対して前記熱転写は
    んだシートを熱転写ヘッドで接触させて熱転写すること
    を特徴とするはんだ供給方法。
  2. 【請求項2】 前記熱転写はんだシートは、はんだ粒子
    にフラックスを混入した前記はんだ層を剥離層を介して
    前記ベースフィルム上に形成し、前記はんだ層の上に接
    着層を形成したものであり、前記接着層を前記基板側に
    向けて用いる請求項1記載のはんだ供給方法。
  3. 【請求項3】 基板を支持する基板支持手段と、熱転写
    ヘッドと、ベースフィルム上にはんだ層を形成した熱転
    写はんだシートを前記熱転写ヘッドに供給する熱転写は
    んだシート繰り出し・巻き取り機構と、前記熱転写ヘッ
    ドと前記基板支持手段との相対位置を変化させる移動機
    構とを備え、 前記基板に対して前記熱転写はんだシートを前記熱転写
    ヘッドで接触させて熱転写することを特徴とするはんだ
    供給装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008521616A (ja) * 2004-12-02 2008-06-26 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 半田材料を位置決めするための接合材料、ハニカム体の製造プロセス、及び、対応するハニカム体
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