JP2022047577A - Manufacturing method and manufacturing device for solder precoated board - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present disclosure relates to a method and an apparatus for manufacturing a solder precoated substrate.
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。 Conventionally, a method of forming a solder precoat on a land of a substrate is known (for example, Patent Document 1). In the method of the same document, the opening of the mask is aligned with the land to cover the substrate, and then the solder paste is supplied to the opening to transfer the solder paste onto the land. A solder precoat is formed by melting the transferred solder paste.
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。 By the way, with the miniaturization of electronic components mounted on a substrate, the distance between adjacent lands tends to be shortened. When the distance between lands is short, by forming a solder precoat using a solder paste containing solder particles with a very small particle size, adjacent solder precoats can be connected to each other (hereinafter referred to as a bridge phenomenon). Can be prevented.
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。 However, a solder paste containing solder particles having a small particle size is expensive, and its use leads to an increase in the manufacturing cost of a substrate on which a solder precoat is formed (hereinafter referred to as a solder precoated substrate). In such a situation, one of the purposes of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a solder precoated substrate that can suppress the manufacturing cost.
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。 One aspect of the present disclosure relates to a method of manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate. The method for manufacturing the solder precoated substrate includes a supply step of supplying the solder paste to the plurality of lands, and the temperature of the plurality of lands is faster than the surface temperature of the substrate around the lands, and the solder paste contains the solder paste. The substrate is provided with a heating step of heating the substrate so as to reach the melting point of the solder particles.
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。 Another aspect of the present disclosure relates to an apparatus for manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate. In the solder precoat substrate manufacturing apparatus, the solder paste contains a supply unit that supplies the solder paste to the plurality of lands, and the temperature of the plurality of lands is faster than the surface temperature of the substrate around the lands. A heating unit for heating the substrate so as to reach the melting point of the solder particles is provided.
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。 According to the present disclosure, a method and an apparatus for manufacturing a solder precoated substrate capable of suppressing the manufacturing cost can be obtained.
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。 An example of a method for manufacturing a solder precoated substrate and an embodiment of a manufacturing apparatus according to the present disclosure will be described below. However, the present disclosure is not limited to the examples described below.
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。 The method for manufacturing a solder precoated substrate according to the present disclosure is a method for manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate, and the solder paste is supplied to the plurality of lands. A heating step of heating the substrate so that the temperature of the plurality of lands reaches the melting point of the solder particles contained in the solder paste, which is faster than the surface temperature of the substrate around the lands. To prepare for.
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。 In the supply process, the solder paste is supplied to a plurality of lands provided on the surface of the substrate. Any method can be used as this supply method. For example, it is conceivable to supply the solder paste by a screen printing method, but the present invention is not limited to this.
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。 In the heating step, when the substrate is heated, the temperature of the plurality of lands reaches the melting point of the solder particles contained in the solder paste, which is faster than the surface temperature of the surrounding substrate. As a result, the solder particles melt and gather on the surface of the land. Such melted and collected solder particles are referred to as solder melt nuclei in this disclosure. The solder melt nuclei grow by attracting the surrounding solder particles contained in the solder paste as the substrate is heated. In this way, the solder particles contained in the solder paste gather on the land, and the solder precoat formed thereafter also stays on the land. As a result, even when a solder paste containing solder particles having a large particle diameter is used, the occurrence of the bridging phenomenon can be suppressed.
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。 Here, in the heating step, any heating method can be used. For example, the substrate may be heated using a reflow oven, a heating plate, or an induction heating device, but the present invention is not limited thereto.
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。 In the heating step, the substrate may be heated more strongly from the back surface side of the substrate than from the front surface side of the substrate. As a result, the temperature of the plurality of lands rises faster than the surface temperature of the substrate around them. This is because the land made of metal has a higher thermal conductivity than the surrounding substrate, and strong heat from the back surface side of the substrate is relatively easily transferred.
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。 In the heating step, the substrate may be heated only from the back surface side of the substrate. As a result, the temperature of the plurality of lands rises faster than the surface temperature of the substrate around them. This is because the land made of metal has a higher thermal conductivity than the surrounding substrate, and heat from the back surface side of the substrate is relatively easily transferred.
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。 In the heating step, the substrate may be heated so that the temperature of the surface of the substrate rises at an increase rate of 4 ° C./sec or more. By raising the surface temperature of the substrate at such an increase rate, the occurrence of the bridge phenomenon can be further suppressed.
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。 In the heating step, the substrate may be heated using a heating plate that contacts the back surface of the substrate. The heat of the heating plate is easily transferred to the land having high thermal conductivity. Therefore, the temperature of the land rises faster than the surface temperature of the substrate around it.
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。 In the heating step, the substrate may be heated with the sheet sandwiched between the substrate and the heating plate. By sandwiching the sheet, it is possible to prevent the substrate from being damaged or soiled due to contact with the heating plate.
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。 The sheet may be made of a material (eg, silicon) that is softer than the substrate and the heating plate. By deforming the soft sheet according to the surface shape of the substrate or the heating plate, the heat transfer property from the heating plate to the substrate can be improved.
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。 In the heating step, the substrate may be heated while pressing the substrate at a plurality of places. As a result, it is possible to prevent the substrate from warping due to heating.
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。 The method for manufacturing a solder precoated substrate may further include, after the heating step, a cooling step of cooling the substrate while pressing the substrate at a plurality of places. As a result, it is possible to prevent the substrate from warping due to cooling.
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。 The solder precoated substrate manufacturing apparatus according to the present disclosure is an apparatus for manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate, and supplies a solder paste to the plurality of lands. A heating unit that heats the substrate so that the temperature of the plurality of lands reaches the melting point of the solder particles contained in the solder paste, which is faster than the surface temperature of the substrate around the lands. To prepare for.
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。 The supply unit supplies the solder paste to a plurality of lands provided on the surface of the substrate. Any one can be used as this supply unit. For example, it is conceivable to use a squeegee for screen printing, but the present invention is not limited to this.
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。 By heating the substrate, the heating unit causes the temperature of the plurality of lands to reach the melting point of the solder particles contained in the solder paste faster than the surface temperature of the surrounding substrate. As a result, the solder particles melt and gather on the surface of the land to form a solder melt nucleus. The solder melt nuclei grow by attracting the surrounding solder particles contained in the solder paste as the substrate is heated. In this way, the solder particles contained in the solder paste gather on the land, and the solder precoat formed thereafter also stays on the land. As a result, even when a solder paste containing solder particles having a large particle diameter is used, the occurrence of the bridging phenomenon can be suppressed.
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。 Here, any heating unit can be used. For example, a reflow oven, a heating plate, or an induction heating device may be used, but is not limited to these.
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。 The heating unit may heat the substrate more strongly from the back surface side of the substrate than from the front surface side of the substrate. As a result, the temperature of the plurality of lands rises faster than the surface temperature of the substrate around them. This is because the land made of metal has a higher thermal conductivity than the surrounding substrate, and strong heat from the back surface side of the substrate is relatively easily transferred.
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。 The heating unit may heat the substrate only from the back surface side of the substrate. As a result, the temperature of the plurality of lands rises faster than the surface temperature of the substrate around them. This is because the land made of metal has a higher thermal conductivity than the surrounding substrate, and heat from the back surface side of the substrate is relatively easily transferred.
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。 The heating unit may heat the substrate so that the temperature of the surface of the substrate rises at a rate of increase of 4 ° C./sec or more. By raising the surface temperature of the substrate at such an increase rate, the occurrence of the bridge phenomenon can be further suppressed.
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。 The heating unit may have a heating plate that comes into contact with the back surface of the substrate to heat the substrate. The heat of the heating plate is easily transferred to the land having high thermal conductivity. Therefore, the temperature of the land rises faster than the surface temperature of the substrate around it.
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。 The solder precoated substrate manufacturing apparatus may further include a sheet sandwiched between the substrate and the heating plate when the substrate is heated. By sandwiching the sheet, it is possible to prevent the substrate from being damaged or soiled due to contact with the heating plate.
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。 The solder precoated substrate manufacturing apparatus may further include a heating presser portion that presses the substrate at a plurality of locations when the substrate is heated. Such a presser foot during heating can prevent the substrate from warping due to heating.
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。 The solder precoated substrate manufacturing apparatus may further include a cooling unit for cooling the heated substrate and a cooling pressing unit for pressing the substrate at a plurality of places when the substrate is cooled. With such a cooling presser portion, it is possible to prevent the substrate from warping due to cooling.
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。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing a solder precoated substrate and a manufacturing apparatus according to the present disclosure will be specifically described with reference to the drawings. The above-mentioned steps and components can be applied to the steps and components of the manufacturing apparatus of the method for manufacturing a solder precoated substrate described below. The process of the method for manufacturing the solder precoated substrate and the components of the manufacturing apparatus described below can be changed based on the above description. Further, the matters described below may be applied to the above-described embodiment. Among the steps of the method for manufacturing a solder precoated substrate and the components of the manufacturing apparatus described below, the steps and components that are not essential for the manufacturing method and manufacturing apparatus of the solder precoated substrate according to the present disclosure may be omitted.
〈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。
<
The first embodiment of the present disclosure will be described. First, the configuration of the solder precoated substrate manufacturing apparatus 10 (hereinafter, also simply referred to as “
-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。
-Solder pre-coated board manufacturing equipment-
The
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。
As shown in FIG. 1, the
(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。
(Supply section)
The
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。
The
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。
The moving table 102 is arranged on the base 101 between a pair of support frames 11 erected at intervals in the X direction. An elevating
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。
The
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。
The moving table 102 horizontally moves the elevating
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。
The
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。
A
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。
A
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。
A
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
Below the
(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。
(Heating part)
The
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。
The
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。
The
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)。
The
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。
The
(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。
(Cooling unit)
The
(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。
(Control unit)
The
-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。
-Board configuration-
Next, the configuration of the
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。
As described above, the
-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。
-Manufacturing method of solder precoated board-
Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. The manufacturing method includes a supply step, a heating step, and a cooling step.
(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。
(Supply process)
In the supply step, the solder paste P is supplied to a plurality of
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。
Next, the
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。
Next, the
(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。
(Heating process)
In the heating step, the
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。
When the
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。
When the temperature of the
(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。
(Cooling process)
In the cooling step, the cooling
〈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。
<Modification Example 1>
A modified example of the first embodiment of the present disclosure will be described. In this modification, the configuration of the
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
As described above, by not providing the
〈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。
<
The second embodiment of the present disclosure will be described. In this embodiment, the configurations of the
(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。
(Heating part)
As shown in FIGS. 6 and 7, the
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。
The
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。
The
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。
The
(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。
(Cooling unit)
As shown in FIG. 6, the
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。 Hereinafter, embodiments will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. The scope of the present disclosure is not construed as limiting by the examples.
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。
Probability that a bridge will occur for 200 chips for each measurement condition (Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 3) using the
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。
Specifically, a reflow oven UNI-6116 manufactured by Antomu Co., Ltd. was used as the
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。
Further, as the
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。 Further, as the solder paste P, solder paste type 5 (particle size: 15 to 25 μm) made of Senju Metal was used.
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。 As can be seen from Table 1, the bridge occurrence rate was 0% under the condition that the rate of increase was 4.00 ° C./sec or more. On the other hand, under the condition that the rate of increase was less than 4.00 ° C./sec, the bridge occurrence rate was not 0%, and the occurrence of the bridge phenomenon was confirmed.
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。 The present disclosure can be used in a method and an apparatus for manufacturing a solder precoated substrate.
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
1: Board 2: Board body 3: Land 4: Wiring pattern 10: Solder precoated board manufacturing equipment 11:
Claims (16)
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、
を備える半田プリコート基板の製造方法。 It is a method of manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate.
A supply process for supplying solder paste to a plurality of the above lands, and
A heating step of heating the substrate so that the temperature of the plurality of lands reaches the melting point of the solder particles contained in the solder paste at a temperature higher than the surface temperature of the substrate around the lands.
A method for manufacturing a solder precoated substrate.
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、
を備える半田プリコート基板の製造装置。 A device for manufacturing a solder precoated substrate by forming a solder precoat on a plurality of lands provided on the surface of the substrate.
A supply unit that supplies solder paste to the plurality of lands,
A heating unit that heats the substrate so that the temperature of the plurality of lands reaches the melting point of the solder particles contained in the solder paste at a temperature higher than the surface temperature of the substrate around the lands.
A solder pre-coated substrate manufacturing device.
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、をさらに備える、請求項9~15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。 A cooling unit that cools the heated substrate, and
The solder precoated substrate manufacturing apparatus according to any one of claims 9 to 15, further comprising a cooling presser portion that presses the substrate at a plurality of locations when the substrate is cooled.
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