JP6724694B2

JP6724694B2 - 基板加熱装置および基板加熱方法

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Publication number: JP6724694B2
Application number: JP2016189782A
Authority: JP
Inventors: 植野　義則; 義則植野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: JP2018056291A

Description

本発明は、基板を加熱する基板加熱装置および基板加熱方法に関する。

電子部品の基板実装においては、はんだ印刷装置が、基板上に形成したランドへはんだを印刷し、はんだ印刷検査装置が、印刷されたはんだの状態を検査する。この検査において、はんだの状態に問題がないと判定された場合、部品搭載装置が部品を基板上の指定位置へ搭載し、基板をリフロー炉へ搬入する。リフロー炉内では、基板を加熱することによりはんだを溶融させ、その後に基板を冷却してはんだを固化させることで、基板と部品とを接合する。最後に、外観検査装置が、基板と部品との接合状態を検査し、その接合状態に問題がないと判定したら実装終了となる。

ここで、部品本体の両端に電極を備えたチップ部品の接合不良として、部品傾きやツームストンと呼ばれる現象が挙げられる。部品傾きは、一方の電極がランドから浮き上がり、他方の電極のみがランドと接合されて部品が傾いている状態のことであり、部品浮きと呼ばれることもある。ツームストンは、一方の電極がランドから浮き上がり、他方のランド上に部品が立って接合された状態のことであり、部品立ち・マンハッタンと呼ばれることもある。

接合不良が発生する原因として、溶融したはんだによって電極に働く界面張力が、チップ部品の両端間で一定以上の差があることが挙げられる。この場合、張力の大きなランドの方向へ部品が引き寄せられて、部品傾きやツームストンが発生する。

界面張力の大きさは界面の長さに比例する。そのため、はんだ印刷装置におけるはんだの印刷位置ズレやチップ部品両端でのはんだ体積差が発生した場合、また部品搭載装置が搭載した部品の搭載位置がはんだ印刷位置に対してずれている場合、両端の電極での界面張力の差が大きくなり、接合不良の発生する可能性が高くなると考えられる。

はんだ印刷検査装置では、はんだの位置・面積・高さ・体積等を各ランドで個々に判定することが一般的である。そのため、はんだ印刷検査装置が、はんだの位置・面積・高さ・体積等が目標値から大きく外れたものを検出することは可能である。しかしながら、はんだ印刷検査装置が、界面張力の差により接合不良となる可能性があるものを良品と判定するおそれがあるという問題点がある。また、はんだ印刷検査装置が、界面張力の差により接合不良となる可能性があるものを、ランド個々の判定により検出しようとすると、過剰に不良と判定するおそれがあるという問題点がある。

また、はんだ印刷位置に対する部品搭載位置のズレに対しては、部品搭載後に外観検査装置で検査を行うことが考えられる。しかしながら、外観検査装置では部品を搭載する目標位置に対する部品搭載位置のズレを検出することが一般的であるため、はんだ印刷検査装置と同様に、界面張力の差により接合不良となる可能性があるものを正確に検出することが困難であるという問題点がある。はんだ印刷検査装置で検出したはんだ位置を外観検査装置へ出力し、はんだ位置に対する部品搭載位置のズレを検出することも考えられるが、はんだ形状は考慮されていないため、同様に界面張力の差により接合不良となる可能性があるものを正確に検出することが困難であるという問題点がある。

例えば、特許文献１に記載された技術においては、レーザではんだを溶融して基板と部品とを接合する方式において、一方の電極に働く界面張力が他方の電極に働く界面張力と比べて小さいと判定された場合、界面張力が小さいと判定された電極側のはんだが他方に比べて早く溶融するように、レーザの照射を制御している。この技術を用いることで、部品の両端の電極での界面張力の差が大きい場合、はんだが溶融した時に一方のランドへ部品が引き寄せられることを防止し、部品が接合不良とならないようにする効果があると考えられる。

特許第４５７５５２６号

特許文献１に記載された技術では、全ての部品接合がレーザを用いて行われている。昨今、接合点数が１万を超える基板は珍しくない上、今後は部品実装の更なる高密度化が進み、接合点数が増加すると考えられる。そのため、レーザのみでの部品接合はリフロー炉を用いた一括接合と比べて、処理時間が大幅に延びてしまうという問題点がある。また、両端の電極間の界面張力の差が大きいと判定された部品のみレーザで接合を行い、接合完了後にリフロー炉へ基板を搬入して残りの部品を一括接合する方法も考えられるが、レーザ接合装置とリフロー炉との両方が必要となり、コストが増大してしまうという問題点がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決する基板加熱装置および基板加熱方法を提供することである。

本発明の基板加熱装置は、
基板に印刷されたはんだの情報を取得するはんだ情報取得部と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する搭載情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得した情報と前記搭載情報取得部が取得した情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する加熱方法決定部と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記加熱方法決定部が決定した加熱方法へ変更する加熱方法変更部とを有する。
また、本発明の基板加熱方法は、
基板に印刷されたはんだの情報を取得する工程と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する工程と、
前記はんだの情報と前記搭載された部品の情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する工程と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記決定した加熱方法へ変更する工程とを有する。

以上説明したように、本発明においては、はんだを用いた部品と基板との接合状態が不良となる可能性を容易に減少させることができる。

本発明の基板加熱装置の第１の実施の形態を示す図である。図１に示した基板加熱装置における基板加熱方法の一例を説明するためのフローチャートである。本発明の基板加熱装置の第２の実施の形態を示す図である。はんだ印刷後のはんだ状態の一例を示す図である。図４に示したはんだ印刷後の状態に対して部品を搭載した状態の一例を示す図である。はんだ印刷後のはんだ状態の他の例を示す図である。はんだ印刷後のはんだの状態の他の例を示す図である。基板に搭載された複数のチップ部品に対し、各々界面張力が働く一例を示す図である。基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが同一である場合の様子の一例を示す図である。基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが直交する場合の様子の一例を示す図である。基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが同一である場合の、界面張力の評価式に対する接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが直交する場合の、界面張力の評価式に対する接合後不良発生の可能性の他の例を示すグラフである。基板を基板の左側から基板加熱部へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。基板を基板の右側から基板加熱部へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。基板を基板の上側から基板加熱部へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。基板を基板の下側から基板加熱部へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。図３に示した基板加熱装置における基板加熱方法の一例を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）

図１は、本発明の基板加熱装置の第１の実施の形態を示す図である。
本形態における基板加熱装置１００は図１に示すように、はんだ情報取得部１と、搭載情報取得部２と、加熱方法決定部３と、加熱方法変更部４とを有する。なお、図１には、本発明の基板加熱装置１００が具備する構成要素のうち、本実施の形態に関わる主要な構成要素の一例を示す。

はんだ情報取得部１は、基板に印刷されたはんだの情報を取得する。
搭載情報取得部２は、基板に搭載された部品の情報を取得する。
加熱方法決定部３は、はんだ情報取得部１が取得した情報と搭載情報取得部２が取得した情報とに基づいて、基板の加熱方法を決定する。
加熱方法変更部４は、基板を加熱する加熱方法を、加熱方法決定部３が決定した加熱方法へ変更する。

以下に、図１に示した基板加熱装置１００における基板加熱方法について説明する。図２は、図１に示した基板加熱装置１００における基板加熱方法の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、はんだ情報取得部１が、基板に印刷されたはんだの情報を取得する（ステップＳ１）。また、搭載情報取得部２が、基板に搭載された部品の情報を取得する（ステップＳ２）。続いて、加熱方法決定部３が、はんだ情報取得部１が取得した情報と搭載情報取得部２が取得した情報とに基づいて、基板の加熱方法を決定する（ステップＳ３）。すると、加熱方法変更部４が、基板を加熱する加熱方法を、加熱方法決定部３が決定した加熱方法へ変更する（ステップＳ４）。

このように、基板に印刷されたはんだの情報と基板に搭載された部品の情報とに基づいて基板の加熱方法を決定する。そのため、はんだを用いた部品と基板との接合状態が不良となる可能性を容易に減少させることができる。
（第２の実施の形態）

＜構成の説明＞
図３は、本発明の基板加熱装置の第２の実施の形態を示す図である。
本形態における基板加熱装置１１０は図３に示すように、はんだ情報取得部１０と、搭載情報取得部２０と、加熱方法決定部３０と、加熱方法変更部４０と、基板加熱部５０とを有する。なお、図３には、本発明の基板加熱装置１１０が具備する構成要素のうち、本実施の形態に関わる主要な構成要素の一例を示す。

はんだ情報取得部１０は、基板に印刷されたはんだの情報を取得する。このはんだの情報には、基板に印刷されたはんだの位置および形状を示す情報が含まれている。はんだ情報取得部１０は、一般的なはんだ印刷検査装置が、はんだの位置および形状を取得する方法と同様の方法で、はんだの位置および形状を取得するものであっても良い。
搭載情報取得部２０は、基板に搭載された部品の情報を取得する。この部品の情報には、部品の搭載位置および形状を示す情報が含まれている。搭載情報取得部２０は、一般的な部品の搭載状態を確認する装置が、部品の搭載位置および形状を取得する方法と同様の方法で、部品の搭載位置および形状を取得するものであっても良い。
加熱方法決定部３０は、はんだ情報取得部１０が取得した情報と搭載情報取得部２０が取得した情報とに基づいて、基板の加熱方法を決定する。また、加熱方法決定部３０は、はんだ情報取得部１０が取得した情報と、搭載情報取得部２０が取得した情報とに基づいて、基板に搭載された部品に働く界面張力の評価式を算出する。そして、加熱方法決定部３０は、基板に搭載された部品における界面張力の評価式を用いて、基板加熱部５０への基板搬入方向に対して接合不良が発生する可能性を評価し、接合不良が発生する可能性が最も低くなるように基板搬入方向を決定する。
加熱方法変更部４０は、基板を加熱する加熱方法を、加熱方法決定部３０が決定した加熱方法へ変更する。加熱方法変更部４０は、加熱方法決定部３０が決定した基板搬入方向に従って、基板の向きを変更する。
基板加熱部５０は、加熱方法変更部４０が変更した加熱方法を用いて基板を加熱する。

＜動作の説明＞
以下に、図３に示した基板加熱装置１１０の動作について説明する。

基板へチップ部品を接合する際は、まず、はんだ印刷手段（不図示）が、基板の表面に設けられたランド上へはんだを印刷する。この印刷は、メタルマスクと呼ばれる、ランドの位置および大きさに合わせた開口を持つ金属板を用いて、基板とメタルマスクとの位置を合わせて接触させ、開口にはんだを充填した後に基板とメタルマスクとを離間する方法が一般的である。

はんだ情報取得部１０は、ランド上に印刷されたはんだの情報を取得する。このはんだの情報としては、ランドに対するはんだの中心位置や、はんだのＸ方向およびＹ方向の長さや、はんだの高さが考えられる。はんだ情報取得部１０は、取得した情報を加熱方法決定部３０へ出力する。

続いて、部品搭載手段（不図示）が、部品を基板へ搭載する。この搭載は、部品を吸着等の手段を用いて把持した状態で部品の姿勢を認識し、認識の結果と設計上の姿勢との差異を補正して基板上へ搭載するのが一般的である。

搭載情報取得部２０は、基板に対するチップ部品の搭載位置および部品形状を取得する。チップ部品の搭載位置としては、チップ部品の中心位置を用いることが考えられる。また、部品形状としては、部品のＸ方向およびＹ方向の長さが考えられる。搭載情報取得部２０は、はんだ情報取得部１０が取得した情報を加熱方法決定部３０へ出力するタイミングに合わせて、取得した部品の搭載位置および部品形状を加熱方法決定部３０へ出力する。

加熱方法決定部３０は、はんだ情報取得部１０から出力されてきた情報と、搭載情報取得部２０から出力されてきた情報とに基づいて、各チップ部品に働く界面張力の評価式を算出する。さらに、加熱方法決定部３０は、その評価式に基づいて、基板と部品との接合後に不良が発生する可能性が最も低くなるように、基板加熱部５０への基板搬入方向を決定し、決定した基板搬入方向を示す情報を加熱方法変更部４０へ出力する。

加熱方法変更部４０は、基板が搬入された後、加熱方法決定部３０から出力されてきた情報に従って基板の向きを変更し、基板加熱部５０へ基板を搬出する。

基板加熱部５０は、基板が搬入された後、予め設定された加熱プロファイルに従ってはんだを溶融および固化して、部品と基板とを接合する。

以下に、図３に示した基板加熱装置１１０の各構成要素の動作について説明する。

図４は、はんだ印刷後のはんだ状態の一例を示す図である。メタルマスクの開口は四角形であることが多く、実際に印刷されるはんだの形状は直方体に近くなることから、以下の説明では、はんだの形状を直方体としている。図４に示したはんだ状態の例では、基板１０１に形成されたランド１０２ａおよびランド１０２ｂの上に、はんだ１２１ａおよびはんだ１２１ｂがそれぞれ印刷されている。はんだ１２１ａは、Ｘ方向の長さがＬ_{Ｘ１２１ａ}、Ｙ方向の長さがＬ_{Ｙ１２１ａ}、高さがＬ_{Ｚ１２１ａ}であるものとする。また、はんだ中心位置１２２ａのＸ座標およびＹ座標は、それぞれＸ_１２２ａ、Ｙ_１２２ａであるものとする。同様に、はんだ１２１ｂは、Ｘ方向の長さがＬ_{Ｘ１２１ｂ}、Ｙ方向の長さがＬ_{Ｙ１２１ｂ}、高さがＬ_{Ｚ１２１ｂ}であるものとする。また、はんだ中心位置１２２ｂのＸ座標およびＹ座標は、それぞれＸ_１２２ｂ、Ｙ_１２２ｂであるものとする。

はんだ情報取得部１０は、はんだ１２１ａおよびはんだ１２１ｂのＸ方向の長さ、Ｙ方向の長さおよび高さと、はんだ中心位置１２２ａおよびはんだ中心位置１２２ｂとを取得して、加熱方法決定部３０へ出力する。

図５は、図４に示したはんだ印刷後の状態に対して部品を搭載した状態の一例を示す図である。ここで、搭載された部品１１１は部品の中心が部品目標搭載位置１１２に位置するよう搭載するものとし、部品目標搭載位置１１２のＸ座標およびＹ座標はそれぞれＸ_１１２、Ｙ_１１２であるものとする。これに対し、実際に部品が搭載された後の部品の中心を部品搭載位置１１３とし、Ｘ座標およびＹ座標はそれぞれＸ_１１３、Ｙ_１１３であるものとする。また、部品１１１はＸ方向の長さがＬ_Ｘ１１１、Ｙ方向の長さがＬ_Ｙ１１１であるものとする。

搭載情報取得部２０は、部品目標搭載位置１１２、部品搭載位置１１３および部品１１１のＸ方向長さおよびＹ方向長さを、加熱方法決定部３０へ出力する。

加熱方法決定部３０は、チップ部品両端の電極に働く界面張力の評価式を算出する。界面張力は、はんだと部品との界面長さ、すなわち部品とはんだとが接触しているＸ方向およびＹ方向の長さと、はんだの高さとの総和に比例する。

はんだ１２１ａと部品１１１の電極１１１ａ、はんだ１２１ｂと部品１１１の電極１１１ｂが接触していれば、高さ方向の長さははんだの高さと同一になるため、はんだ１２１ａと部品１１１の界面長さをＬ_ａ、はんだ１２１ａと部品１１１が接触しているＸ方向の長さをＬ_ｘａ、はんだ１２１ａと部品１１１が接触しているＹ方向の長さをＬ_ｙａとすると、Ｌ_ａは以下の式（１）で表される。

Ｌ_ａ＝Ｌ_ｘａ＋Ｌ_ｙａ＋Ｌ_{Ｚ１２１ａ} ・・・（１）
以下、Ｌ_ｘａおよびＬ_ｙａの算出方法について示す。Ｌ_ｘａは以下の式（２）で表される。

Ｌ_ｘａ＝（Ｘ_１２２ａ＋Ｌ_{Ｘ１２１ａ}／２）−（（Ｘ_１１３−Ｘ_１１２）−Ｌ_Ｘ１１１／２）・・・（２）
また、部品１１１の下端とはんだ１２１ａの上端の距離をＬ_ｙａ１とすると、Ｌ_ｙａ１は以下の式（３）で表される。

Ｌ_ｙａ１＝（Ｙ_１２２ａ＋Ｌ_{Ｙ１２１ａ}／２）−（（Ｙ_１１３−Ｙ_１１２）−Ｌ_Ｙ１１１／２）・・・（３）
同様に、部品１１１の上端とはんだ１２１ａの下端の距離をＬ_ｙａ２とすると、Ｌ_ｙａ２は以下の式（４）で表される。

Ｌ_ｙａ２＝（（Ｙ_１１３−Ｙ_１１２）＋Ｌ_Ｙ１１１／２）−（Ｙ_１２２ａ−Ｌ_{Ｙ１２１ａ}／２）・・・（４）
Ｌ_ｙａ１＞Ｌ_{Ｙ１２１ａ}およびＬ_ｙａ２＞Ｌ_{Ｙ１２１ａ}の場合は、Ｌ_{Ｙ１２１ａ}＜Ｌ_Ｙ１１１であり、はんだ１２１ａのＹ方向下端から上端まで部品１１１が接触していることになる。このため、
Ｌ_ｙａ＝Ｌ_{Ｙ１２１ａ} ・・・（５）
となる。

Ｌ_ｙａ１≦Ｌ_{Ｙ１２１ａ}およびＬ_ｙａ２≦Ｌ_{Ｙ１２１ａ}の場合は、ＬＹ１２１ａ≧ＬＹ１１１であり、部品１１１のＹ方向下端から上端まではんだ１２１ａが接触していることになる。このため、
Ｌ_ｙａ＝Ｌ_Ｙ１１１・・・（６）
となる。

Ｌ_ｙａ１≦Ｌ_{Ｙ１２１ａ}およびＬ_ｙａ２＞Ｌ_{Ｙ１２１ａ}の場合は、部品１１１のＹ方向下端ははんだ１２１ａと接触しているが、上端がはんだ１２１ａと接触していないことになる。このため、
Ｌ_ｙａ＝Ｌ_ｙａ１・・・（７）
となる。

Ｌ_ｙａ１＞Ｌ_{Ｙ１２１ａ}およびＬ_ｙａ２≦Ｌ_{Ｙ１２１ａ}の場合は、部品１１１のＹ方向上端ははんだ１２１ａと接触しているが、下端がはんだ１２１ａと接触していないことになる。このため、
Ｌ_ｙａ＝Ｌ_ｙａ２・・・（８）
となる。

はんだ１２１ｂについても、同様にして界面長さを算出することが可能である。はんだ１２１ｂと部品１１１の界面長さをＬ_ｂ、はんだ１２１ｂと部品１１１が接触しているＸ方向の長さをＬ_ｘｂ、はんだ１２１ｂと部品１１１が接触しているＹ方向の長さをＬ_ｙｂとすると、Ｌ_ｂは以下の式（９）で表される。

Ｌ_ｂ＝Ｌ_ｘｂ＋Ｌ_ｙｂ＋Ｌ_{Ｚ１２１ｂ} ・・・（９）
以下、Ｌ_ｘｂおよびＬ_ｙｂの算出方法について示す。Ｌ_ｘｂは、以下の式（１０）で表される。

Ｌ_ｘｂ＝（（Ｘ_１１３−Ｘ_１１２）＋Ｌ_Ｘ１１１／２）−（Ｘ_１２２ｂ−Ｌ_{Ｘ１２１ｂ}／２）・・・（１０）
部品１１１の下端とはんだ１２１ｂの上端の距離をＬ_ｙｂ１とすると、Ｌ_ｙｂ１は以下の式（１１）で表される。

Ｌ_ｙｂ１＝（Ｙ_１２２ｂ＋Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}／２）−（（Ｙ_１１３−Ｙ_１１２）−Ｌ_Ｙ１１１／２）・・・（１１）
同様に、部品１１１の上端とはんだ１２１ａの下端の距離をＬ_ｙａ２とすると、Ｌ_ｙａ２は以下の式（１２）で表される。

Ｌ_ｙｂ２＝（（Ｙ_１１３−Ｙ_１１２）＋Ｌ_Ｙ１１１／２）−（Ｙ_１２２ｂ−Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}／２）・・・（１２）
Ｌ_ｙｂ１＞Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}およびＬ_ｙｂ２＞Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}の場合は、Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}＜Ｌ_Ｙ１１１であり、はんだ１２１ｂのＹ方向下端から上端まで部品１１１が接触していることになる。このため、
Ｌ_ｙｂ＝Ｌ_{Ｙ１２１ｂ} ・・・（１３）
となる。

Ｌ_ｙｂ１≦Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}およびＬ_ｙｂ２≦Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}の場合は、Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}≧Ｌ_Ｙ１１１であり、部品１１１のＹ方向下端から上端まではんだ１２１ｂが接触していることになる。このため、
Ｌ_ｙｂ＝Ｌ_Ｙ１１１・・・（１４）
となる。

Ｌ_ｙｂ１≦Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}およびＬ_ｙｂ２＞Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}の場合は、部品１１１のＹ方向下端ははんだ１２１ｂと接触しているが、上端がはんだ１２１ｂと接触していないことになる。このため、
Ｌ_ｙｂ＝Ｌ_ｙｂ１・・・（１５）
となる。

Ｌ_ｙｂ１＞Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}およびＬ_ｙｂ２≦Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}の場合は、部品１１１のＹ方向上端ははんだ１２１ａと接触しているが、下端がはんだ１２１ｂと接触していないことになる。このため、
Ｌ_ｙｂ＝Ｌ_ｙｂ２・・・（１６）
となる。

加熱方法決定部３０は、式（１）〜（１６）を用いて、部品１１１に働く界面張力を算出する。部品１１１に働く界面張力は、両端の電極における界面長さの差に比例すると考えられる。界面長さの差をＬ_ｃとすると、
Ｌ_ｃ＝Ｌ_ａ−Ｌ_ｂ＝（Ｌ_ｘａ−Ｌ_ｘｂ）＋（Ｌ_ｙａ−Ｌ_ｙｂ）＋（Ｌ_{Ｚ１２１ａ}−Ｌ_{Ｚ１２１ｂ}）・・・（１７）
に比例することになる。ただし、Ｌ_ｘａ、Ｌ_ｙａ、Ｌ_ｘｂ、Ｌ_ｙｂのうち１つでも０以下である場合は、部品１１１とはんだ１２１ａあるいは１２１ｂとが接触していないことを示しており、基板と部品との接合後に不良となることが想定される。そのため、基板加熱装置は、その旨の表示等を用いて警告を行う。

図６は、はんだ印刷後のはんだ状態の他の例を示す図である。図６に示した状態では、はんだ１２１ａの体積が多く、はんだの位置がランドに対して左側にずれている。ここで、ランド１０２ａの中心とランド１０２ｂの中心とを結ぶ線分の中点を原点とし、部品目標搭載位置１１２は原点と同一位置であるとする。また、Ｘ_１２２ａ＝−０．５５、Ｙ_１２２ａ＝０、Ｘ_１２２ｂ＝０．３５、Ｙ_１２２ｂ＝０、Ｌ_{Ｘ１２１ａ}＝０．５、Ｌ_{Ｙ１２１ａ}＝０．５、Ｌ_{Ｚ１２１ａ}＝０．２５、Ｌ_{Ｘ１２１ｂ}＝０．５、Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}＝０．５、Ｌ_{Ｚ１２１ｂ}＝０．１、Ｘ_１１２＝０、Ｙ_１１２＝０、Ｌ_Ｘ１１１＝１．０、Ｌ_Ｙ１１１＝０．５とする。上記数値の単位は全てｍｍであり、以下に示す例についても同様である。

この状態で部品１１１をずれなく搭載し、部品目標搭載位置１１２と部品搭載位置１１３とが等しくなったとする。式（２）〜（８）より、
Ｌ_ｘａ＝０．２、Ｌ_ｙａ＝０．５、Ｌ_ｚａ＝０．２５
となる。また、式（１０）〜（１６）より、
Ｌ_ｘｂ＝０．４、Ｌ_ｙｂ＝０．５、Ｌ_ｚｂ＝０．１
となる。式（１７）より、
Ｌ_ｃ＝−０．０５・・・（１７）’
となり、電極１１１ｂ側に界面張力が働くことになる。

図７は、はんだ印刷後のはんだの状態の他の例を示す図である。図７に示した状態では、図４に示した状態と異なり、はんだの位置がランドに対して右側にずれている。ここで、Ｘ_１２２ａ＝−０．３５、Ｙ_１２２ａ＝０、Ｘ_１２２ｂ＝０．５５、Ｙ_１２２ｂ＝０、Ｌ_{Ｘ１２１ａ}＝０．５、Ｌ_{Ｙ１２１ａ}＝０．５、Ｌ_{Ｚ１２１ａ}＝０．２、Ｌ_{Ｘ１２１ｂ}＝０．５、Ｌ_{Ｙ１２１ｂ}＝０．５、Ｌ_{Ｚ１２１ｂ}＝０．１、Ｘ_１１２＝０、Ｙ_１１２＝０、Ｌ_Ｘ１１１＝１．０、Ｌ_Ｙ１１１＝０．５とする。この状態で部品１１１の搭載位置がＸ方向にずれて、Ｘ_１１３−Ｘ_１１２＝−０．１であったとする。式（２）〜（８）より、
Ｌ_ｘａ＝０．５、Ｌ_ｙａ＝０．５、Ｌ_ｚａ＝０．２
となる。また、式（１０）〜（１６）より、
Ｌ_ｘｂ＝０．１、Ｌ_ｙｂ＝０．５、Ｌ_ｚａ＝０．１
となり、式（１７）より、
Ｌ_ｃ＝０．５・・・（１７）’ ’
となり、電極１１１ａ側に界面張力が働くことになる。

全てのチップ部品について界面張力の評価式Ｌ_ｃの算出が完了したら、加熱方法決定部３０は、基板を基板加熱部５０へ搬入する方向に対する接合後不良発生の可能性を評価し、基板搬入方向を決定する。

図８は、基板に搭載された複数のチップ部品に対し、各々界面張力が働く一例を示す図である。図８に示した基板２００に搭載された部品２０１は評価式の値がＬ_ｃ１で下向き、部品２０２は評価式の値がＬ_ｃ２で上向き、部品２０３は評価式の値がＬ_ｃ３で左向き、部品２０４は評価式の値がＬ_ｃ４で右向きに界面張力が働くものとする。また、各評価式の絶対値は、Ｌ_ｃ１とＬ_ｃ２とが等しく、Ｌ_ｃ３はＬ_ｃ１、Ｌ_ｃ２およびＬ_ｃ４よりも大きく、Ｌ_ｃ４はＬ_ｃ１およびＬ_ｃ２よりも小さなものとする。また、部品２０１〜２０４は全て同一であるとする。

図９は、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが同一である場合の様子の一例を示す図である。図９に示すように、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが同一である場合、加熱を開始するタイミングが部品の両端で異なり、両端のうち先に加熱される方のはんだが先に溶融しやすくなると考えられる。チップ部品の一方の電極で先にはんだが溶融することでその方向へ部品が引き寄せられて、もう一方の電極でははんだとの接触長が短くなる。このため、もう一方の電極ではんだが溶融した際の界面張力は、はんだが部品の両端で同時に溶融した場合と比べて小さくなる。このため、評価式を用いて算出された界面張力の向きが搬入方向と同一である場合は接合後不良が発生しやすくなり、搬入方向と逆向きである場合は接合後不良が発生しにくくなると考えられる。

図１０は、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが直交する場合の様子の一例を示す図である。図１０に示すように、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが直交する場合、加熱を開始するタイミングが部品の両端で同一となり、両端のはんだも同一のタイミングで溶融すると考えられる。このため、接合後不良の発生する可能性は、基板の搬入方向に依存しないと考えられる。

図１１は、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが同一である場合の、界面張力の評価式に対する接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。ここで、界面張力の評価式の正方向は、基板の搬入方向と同一である。図１１に示したグラフは直線で表しているが、実際の値は過去の生産実績から経験的に求めることが考えられる。

図１２は、基板の搬入方向とチップ部品の両端の電極を結ぶ直線の向きとが直交する場合の、界面張力の評価式に対する接合後不良発生の可能性の他の例を示すグラフである。図１２に示したグラフも直線で表しているが、実際の値は過去の生産実績から経験的に求めることが考えられる。

以下、接合後不良発生の可能性を評価する。ここで、図８に示した基板の左側、右側、上側および下側から搬入した場合の接合後不良発生の可能性を、それぞれＰ_Ｌ、Ｐ_Ｒ、Ｐ_ＵおよびＰ_Ｄとする。

図１３は、基板を基板の左側から基板加熱部５０へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。図１３に示すように、部品２０１、２０２、２０４では接合後不良が発生する可能性はないが、部品２０３において接合後不良が発生する可能性があると考えられる（Ｐ_Ｌ＞０）。

図１４は、基板を基板の右側から基板加熱部５０へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。図１４に示すように、この場合は、全ての部品で接合後不良が発生する可能性はないと考えられる（Ｐ_Ｒ＝０）。

図１５は、基板を基板の上側から基板加熱部５０へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。図１５に示すように、部品２０１、２０３、２０４では接合後不良が発生する可能性はないが、部品２０２において接合後不良が発生する可能性があると考えられる（Ｐ_Ｕ＞０）。

図１６は、基板を基板の下側から基板加熱部５０へ搬入した場合の接合後不良発生の可能性の一例を示すグラフである。図１６に示すように、部品２０２、２０３、２０４では接合後不良が発生する可能性はないが、部品２０１において接合後不良が発生する可能性があると考えられる（Ｐ_Ｄ＞０）。

これらの結果より、加熱方法決定部３０は、基板の右側から基板加熱部５０へ搬入することで、接合後不良の発生の可能性を最も低く出来ると判定し、基板の右側から搬入するよう加熱方法変更部４０へ情報を出力する。

上述した評価においては、部品を全て同一としたが、複数種類の部品で評価する場合は、各部品で算出した界面張力の評価式Ｌ_ｃに、部品の種類やランド形状に応じて定まる定数Ｃを乗じた値を用いて評価することが考えられる。例えば、部品に働く界面張力が同じであっても、重量が重いと界面張力によって引き寄せられにくくなるため、重量の軽い部品については定数Ｃを大きく設定することが考えられる。

加熱方法変更部４０は、基板が搬入された後、加熱方法決定部３０から出力されてきた情報に従って基板の向きを変更し、基板加熱部５０へ基板を搬出する。加熱方法を変更する方法としては、基板をコンベア等の搬送手段からターンテーブル等の回転手段へ載せ替え、基板の向きを変更した後に搬送手段へ戻すことが考えられる。

以下に、図３に示した基板加熱装置１１０における基板加熱方法について説明する。図１７は、図３に示した基板加熱装置１１０における基板加熱方法の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、はんだ情報取得部１０が、基板に印刷されたはんだの情報を取得する（ステップＳ１１）。このとき、はんだ情報取得部１０は、基板に印刷されたはんだの情報として、はんだの位置および形状を示す情報を取得する。また、搭載情報取得部２０が、基板に搭載された部品の情報を取得する（ステップＳ１２）。このとき、搭載情報取得部２０は、基板に搭載された部品の情報として、搭載部品の搭載位置および形状を示す情報を取得する。はんだ情報取得部１０は、取得した情報を加熱方法決定部３０へ出力する。また、搭載情報取得部２０は、取得した情報を加熱方法決定部３０へ出力する。
続いて、加熱方法決定部３０が、はんだ情報取得部１０から出力されてきた情報と搭載情報取得部２０から出力されてきた情報とに基づいて、部品両端の電極に働く界面張力の評価式を算出する（ステップＳ１３）。算出方法の詳細は、上述した通りである。加熱方法決定部３０は、算出した評価式に基づいて、基板と部品とに接合不良が発生する可能性を評価する（ステップＳ１４）。加熱方法決定部３０は、この評価に基づいて、基板と部品との接合後に不良が発生する可能性が最も低くなるように、基板加熱部５０への基板搬入方向を決定する（ステップＳ１５）。加熱方法決定部３０は、決定した基板搬入方向を示す情報を加熱方法変更部４０へ出力する。
すると、加熱方法変更部４０は、加熱方法決定部３０から出力されてきた情報に基づいて、基板加熱部５０への基板の搬入方向を変更する（ステップＳ１６）。加熱方法変更部４０は、変更した搬入方向で基板加熱部５０へ基板を搬出する。
基板加熱部５０は、加熱方法変更部４０から基板が搬入された後、予め設定された加熱プロファイルに従ってはんだを溶融および固化して、部品と基板とを接合する（ステップＳ１７）。

このように、基板に搭載したチップ部品の各ランドにおけるはんだ位置およびはんだ形状と、チップ部品の搭載位置および形状とに基づいて、はんだが溶融した際にチップ部品へ働く界面張力の評価式を算出し、各チップ部品における評価式に基づいて、基板と部品との接合後に不良が発生する可能性が最も低くなるように基板加熱手段への基板搬入方向を決定して、基板の方向を変更する。これにより、レーザはんだ付けを用いる方式と比べて、処理時間およびコストの増加を抑えることが可能であり、リフロー炉を用いる方式と比べて、接合状態が不良となる可能性を容易に減少させることができる。

上述した基板加熱装置１００，１１０それぞれに設けられた各構成要素は、ハードウェア単位の要素ではなく、機能単位の要素を示している。また、基板加熱装置１００，１１０（基板加熱部５０を除いても良い、以下、同じ）それぞれが行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）を基板加熱装置１００，１１０それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを基板加熱装置１００，１１０それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。基板加熱装置１００，１１０それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなどの移設可能な記録媒体の他、基板加熱装置１００，１１０それぞれに内蔵されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等のメモリやＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｃＤｒｉｖｅ）等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、基板加熱装置１００，１１０それぞれに設けられたＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）にて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。

上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）基板に印刷されたはんだの情報を取得するはんだ情報取得部と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する搭載情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得した情報と前記搭載情報取得部が取得した情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する加熱方法決定部と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記加熱方法決定部が決定した加熱方法へ変更する加熱方法変更部とを有する基板加熱装置。
（付記２）前記はんだ情報取得部が取得した情報には、前記はんだの位置および形状を示す情報を含み、前記搭載情報取得部が取得した情報には、前記部品の搭載位置および形状を示す情報を含む、付記１に記載の基板加熱装置。
（付記３）前記加熱方法決定部は、前記はんだ情報取得部が取得した情報と、前記搭載情報取得部が取得した情報とに基づいて、前記部品に働く界面張力の評価式を算出する、付記１または付記２に記載の基板加熱装置。
（付記４）前記基板を加熱する基板加熱部を有し、
前記加熱方法決定部は、前記基板に搭載された前記部品における界面張力の評価式を用いて、前記基板加熱部への基板搬入方向に対して接合不良が発生する可能性を評価し、前記接合不良が発生する可能性が最も低くなるように前記基板搬入方向を決定する、付記３に記載の基板加熱装置。
（付記５）前記加熱方法変更部は、前記加熱方法決定部が決定した基板搬入方向に従って、前記基板の向きを変更する、付記４に記載の基板加熱装置。
（付記６）基板に印刷されたはんだの情報を取得する工程と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する工程と、
前記はんだの情報と前記搭載された部品の情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する工程と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記決定した加熱方法へ変更する工程とを有する基板加熱方法。
（付記７）前記はんだの情報として前記はんだの位置および形状を用い、前記搭載された部品の情報として前記部品の搭載位置および形状を用いる、付記６に記載の基板加熱方法。
（付記８）前記加熱方法を決定する工程は、前記はんだの情報と、前記搭載された部品の情報とに基づいて、前記部品に働く界面張力の評価式を算出する、付記６または付記７に記載の基板加熱方法。
（付記９）前記加熱方法を決定する工程は、前記基板に搭載された前記部品における界面張力の評価式を用いて、前記基板を加熱する際の基板搬入方向に対して接合不良が発生する可能性を評価し、前記接合不良が発生する可能性が最も低くなるように前記基板搬入方向を決定する、付記８に記載の基板加熱方法。
（付記１０）前記加熱方法を変更する工程は、前記決定した基板搬入方向に従って、前記基板の向きを変更する、付記９に記載の基板加熱方法。

１，１０はんだ情報取得部
２，２０搭載情報取得部
３，３０加熱方法決定部
４，４０加熱方法変更部
５０基板加熱部
１００，１１０基板加熱装置
１０１，２００基板
１０２ａ，１０２ｂランド
１１１，２０１，２０２，２０３，２０４部品
１１１ａ，１１１ｂ電極
１１２部品目標搭載位置
１１３部品搭載位置
１２１ａ，１２１ｂはんだ
１２２ａ，１２２ｂはんだ中心位置

Claims

基板に印刷されたはんだの情報を取得するはんだ情報取得部と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する搭載情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得した情報と前記搭載情報取得部が取得した情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する加熱方法決定部と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記加熱方法決定部が決定した加熱方法へ変更する加熱方法変更部と、
前記基板を加熱する基板加熱部とを有し、
前記加熱方法決定部は、前記はんだ情報取得部が取得した情報と、前記搭載情報取得部が取得した情報とに基づいて、前記部品に働く界面張力の評価式を算出し、前記基板に搭載された前記部品における界面張力の評価式を用いて、前記基板加熱部への基板搬入方向に対して接合不良が発生する可能性を評価し、前記接合不良が発生する可能性が最も低くなるように前記基板搬入方向を決定する基板加熱装置。
請求項１に記載の基板加熱装置において、
前記はんだ情報取得部が取得した情報には、前記はんだの位置および形状を示す情報を含み、前記搭載情報取得部が取得した情報には、前記部品の搭載位置および形状を示す情報を含む基板加熱装置。
請求項１または請求項２に記載の基板加熱装置において、
前記加熱方法変更部は、前記加熱方法決定部が決定した基板搬入方向に従って、前記基板の向きを変更する基板加熱装置。
基板に印刷されたはんだの情報を取得する工程と、
前記基板に搭載された部品の情報を取得する工程と、
前記はんだの情報と前記搭載された部品の情報とに基づいて、前記基板の加熱方法を決定する工程と、
前記基板を加熱する加熱方法を、前記決定した加熱方法へ変更する工程とを有し、
前記加熱方法を決定する工程は、前記はんだの情報と、前記搭載された部品の情報とに基づいて、前記部品に働く界面張力の評価式を算出し、前記基板に搭載された前記部品における界面張力の評価式を用いて、前記基板を加熱する際の基板搬入方向に対して接合不良が発生する可能性を評価し、前記接合不良が発生する可能性が最も低くなるように前記基板搬入方向を決定する基板加熱方法。
請求項４に記載の基板加熱方法において、
前記はんだの情報として前記はんだの位置および形状を用い、前記搭載された部品の情報として前記部品の搭載位置および形状を用いる基板加熱方法。
請求項４または請求項５に記載の基板加熱方法において、
前記加熱方法を変更する工程は、前記決定した基板搬入方向に従って、前記基板の向きを変更する基板加熱方法。