JP6913853B2 - スクリーン印刷方法および部品実装基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷方法およびこの基板に電子部品を実装した部品実装基板の製造方法に関する。

電子部品の実装形態として、対象となる部品がコネクタなど接続用のピン端子を介して基板に実装される場合には、基板にはピン端子を挿入して半田接合するための電極が基板を貫通した、いわゆるスルーホール電極が設けられる。このようなスルーホール電極を対象とした半田供給において、一般に用いられるスクリーン印刷では十分な量の半田を供給することが難しいことから、従来よりスルーホールの内部を対象とした印刷方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献例に示す先行技術では、下端に粘着テープが貼付されることにより密閉状態となった回路基板のスルーホールに対して、まずスキージの往路工程にてスキージを孔版表面から予め上方に位置させることにより樹脂を真空雰囲気中で過剰充填する。そしてその後、真空雰囲気を大気圧に近づけて樹脂をスルーホールの隅々まで押し込み、その後スキージの復路工程にて過剰充填層を除去することにより、回路基板のスルーホールに樹脂充填層を形成するようにしている。

特開２０００−２１６５２６号公報

近年電子部品が実装された実装基板の用途およびこれらの実装基板に求められる品質要求は多様化している。これらの実装基板の中で車載用電子機器に用いられるものには高い信頼性が求められている。この種の実装基板が前述のスルーホール電極を含むものである場合には、スルーホール電極に挿入されたピン端子を接合する半田接合部の接合信頼性を高めることが重要となる。半田接合のために供給される半田は半田ペーストの形で供給されるが、半田ペーストは溶融すると体積が約半分になるため、接合信頼性を高めるためにはスルーホール電極に対して十分な量の半田ペーストを供給する必要がある。具体的には、必要とされる供給量はスルーホール電極の内部を満たす程度では十分ではなく、スルーホール電極の下端より半田ペーストを突出させるような形態で半田ペーストを充填することが望ましい。

しかしながら前述の先行技術に開示された技術を、スルーホール電極を対象とする半田接合に適用するに際しては、以下に述べるような不都合がある。すなわちこの先行技術では、スキージの往路工程にてスキージを孔版表面から予め上方に位置させて過剰充填層を形成することより、スルーホール内へ樹脂を隙間無く充填することが可能である。ところが樹脂の印刷面と反対側の面は粘着テープで塞がれているため、スルーホールの下端より突出させる形態で半田ペーストを供給することができず、ピン端子を必要とされる接合信頼性で半田接合するのに十分な量の半田ペーストを確保することができない。このように、先行技術に開示された技術には、スルーホール電極を対象とする半田接合に適用すると、車載用電子機器などに求められる高い接合信頼性を確保することが難しいという課題があった。

そこで本発明は、スルーホール電極を対象とする半田接合において高い接合信頼性を確保することができるスクリーン印刷方法および部品実装基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷方法は、スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記スルーホールに設けられた第１の電極に対応する第１のパターン孔が設けられたスクリーンマスクの下面に前記基板を当接させ、前記スクリーンマスク上に前記半田ペーストを供給し、前記スキージを前記スクリーンマスクから所定間隔を空けて上方に位置させるとともに、前記スキージを第１の方向に移動させて前記第１のパターン孔を介して前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成し、前記スキージを前記スクリーンマスクに当接させるとともに、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記スキージを移動させて、前記半田ペーストの層を押し込みつつ前記第１の電極の内孔に前記半田ペーストを充填して前記半田ペーストを前記基板の下面から突出させる。

本発明の部品実装基板の製造方法は、スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷して部品実装基板を製造する部品実装基板の製造方法であって、前記スルーホールに設けられた第１の電極に対応する第１のパターン孔が設けられたスクリーンマスクの下面に前記基板を当接させ、前記スクリーンマスク上に前記半田ペーストを供給し、前記スキージを前記スクリーンマスクから所定間隔を空けて上方に位置させるとともに、前記スキージを第１の方向に移動させて前記第１のパターン孔を介して前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成し、前記スキージを前記スクリーンマスクに当接させるとともに、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記スキージを移動させて、前記半田ペーストの層を押し込みつつ前記第１の電極の内孔に前記半田ペーストを充填して前記半田ペーストを前記基板の下面から突出させる。

本発明によれば、スルーホール電極を対象とする半田接合において高い接合信頼性を確保することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける部品実装装置の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品実装基板の製造方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装基板の製造方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装基板の製造方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装基板の製造方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装基板の製造方法を示す工程説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。部品実装システム１は、基板に電子部品を実装して部品実装基板を製造する機能を有している。本実施の形態においては、スルーホールを有する基板に接続用のピンが設けられた電子部品を実装して部品実装基板を製造する。

部品実装システム１は、基板供給装置Ｍ１、スクリーン印刷装置Ｍ２、第１の部品実装装置Ｍ３、第２の部品実装装置Ｍ４、リフロー装置Ｍ５および基板回収装置Ｍ６を、基板搬送方向（Ｘ方向）に直列に連結して構成された部品実装ライン１ａを主体としている。基板供給装置Ｍ１〜基板回収装置Ｍ６の各装置は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。

これらの各装置は、基板搬送機構によって連結されており、基板供給装置Ｍ１によって供給された基板４（図２、図３参照）は、部品実装ライン１ａを上流側から下流側へ順次受け渡される。すなわち基板４は、まずスクリーン印刷装置Ｍ２に搬入される。ここでは、スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板４に部品接合用の半田ペーストを印刷する。

半田ペーストが印刷された基板４は第１の部品実装装置Ｍ３、第２の部品実装装置Ｍ４に順次受け渡され、半田ペーストが印刷された基板４に対して電子部品を実装する部品実装作業が実行される。本実施の形態では、実装対象の電子部品としてチップ部品などの表面実装部品５、コネクタ部品など接続用のピン６ａが設けられたピン接続部品６が含まれている（図３、図７参照）。まず第１の部品実装装置Ｍ３によって表面実装部品５が実装され、次いで第２の部品実装装置Ｍ４によってピン接続部品６が実装される。

これらの電子部品が実装された基板４はリフロー装置Ｍ５に搬入され、ここで一括してリフローが行われる。すなわち所定の加熱プロファイルにしたがって基板４を加熱することにより半田ペースト中の半田成分を溶融固化させる。これにより表面実装部品５、ピン接続部品６が一括して基板４に半田接合され、基板４にこれらの電子部品を実装した部品実装基板が完成する。そして完成した部品実装基板は基板回収装置Ｍ６に回収される。

次に、図２を参照してスクリーン印刷装置Ｍ２の機能を説明する。図２において、スクリーン印刷装置Ｍ２には搬入された基板４を保持して位置決めする基板位置決め部１０が設けられている。基板位置決め部１０はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびＺ軸廻りの回転方向であるΘ方向に可動な位置決めテーブルを備えている。基板位置決め部１０の上面には、基板４を下面から下受け支持する基板下受け部１１が設けられている。基板下受け部１１によって下受けされた基板４は、クランプ機構１２によって両側からクランプされて位置が固定される。

基板下受け部１１の内部には、上面が開放された吸引空間１１ａが形成されており、吸引空間１１ａは吸引装置１５に接続されている。吸引装置１５を作動させることにより、吸引空間１１ａの内部が吸引され、これにより基板下受け部１１によって下受けされた基板４の下面側から吸引することができる。本実施の形態では、スクリーン印刷の過程において基板４の下面側から吸引することにより、基板４に形成されたスルーホール電極８の内孔８ｂへの半田ペースト９の充填を促進するようにしている（図５参照）。

基板位置決め部１０の上方には、マスクホルダ１３ａに展張されたスクリーンマスク１３が配置されている。スクリーンマスク１３には、第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａが形成されている（図４（ａ）参照）。第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａは、印刷対象の基板４にそれぞれピン接続部品６、表面実装部品５に対応して設けられたスルーホール電極８（第１の電極）、表面実装電極７（第２の電極）に対応している。基板下受け部１１によって基板４を下受けした状態で、基板位置決め部１０を上昇させることにより、基板４はスクリーンマスク１３の下面に当接する。

スクリーンマスク１３の上方には、スキージ１７Ａ、１７Ｂを備えたスキージユニット１６が配置されている。スキージユニット１６は、移動プレート１８の上面にスキージ１７Ａ、１７Ｂのそれぞれに対応して設けられたスキージ昇降機構１７ａを備えている。スキージ昇降機構１７ａを駆動することにより、スキージ１７Ａ、１７Ｂは個別に昇降する（矢印ａ，ｂ）。また移動プレート１８はスキージ移動機構（図示省略）によってスキージング動作方向（Ｙ方向）に往復動自在（矢印ｃ）となっている。

スキージ１７Ａ、１７Ｂのいずれかをスクリーンマスク１３に対して下降させた状態で、移動プレート１８をスキージング動作方向に移動させることにより、スキージ１７Ａ、１７Ｂはスクリーンマスク１３の上面に供給された半田ペースト９をスクリーンマスク１３に形成された第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａに充填する。そしてこの状態で基板４を下降させてスクリーンマスク１３の下面から離隔させる版離れを行うことにより、第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａに充填された半田ペースト９は、スルーホール電極８、表面実装電極７に印刷により供給される。

次に図３を参照して、第１の部品実装装置Ｍ３、第２の部品実装装置Ｍ４の機能を説明する。図３（ａ）に示すように、第１の部品実装装置Ｍ３には、基板４を搬送して位置決めする基板搬送部２０Ａおよび実装される部品を供給する部品供給部２１Ａが配置されている。部品供給部２１Ａには、テーピング収納された状態のチップ部品などの表面実装部品５を部品取出位置２２ａにテープ送りして供給するテープフィーダ２２が配置されている。表面実装部品５は、両端部に接続用の端子５ａが形成されたチップ型部品である。

部品取出位置２２ａに供給された表面実装部品５は、実装ヘッド２４Ａに装着された部品保持ツール２５Ａによって保持されて、テープフィーダ２２から取り出される。そして表面実装部品５を保持した実装ヘッド２４Ａを基板４の上方に移動させて、ここで部品実装位置に対して部品搭載動作を行わせることにより（矢印ｄ）、表面実装部品５は基板４に設定された表面実装部品用の部品実装位置に搭載される（図７（ａ）参照）。

図３（ｂ）に示すように、第２の部品実装装置Ｍ４には、基板４を搬送して位置決めする基板搬送部２０Ｂおよび実装される部品を供給する部品供給部２１Ｂが配置されている。部品供給部２１Ｂにはピン接続部品６を収納する部品トレイ２３が、トレイフィーダ（図示省略）に保持されて配置されている。部品トレイ２３には、ピン接続部品６を収納する収納凹部２３ａが規則配列で形成されている。ピン接続部品６は下面に接続用の複数のピン６ａが形成されたコネクタ部品である。

収納凹部２３ａに収納されたピン接続部品６は、実装ヘッド２４Ｂに装着された部品保持ツール２５Ｂによって保持されて、部品トレイ２３から取り出される。そしてピン接続部品６を保持した実装ヘッド２４Ｂを基板４の上方に移動させて、ここで部品実装位置に対して部品搭載動作を行わせることにより（矢印ｅ）、ピン接続部品６は基板４に設定されたコネクタ部品用の部品実装位置に搭載される。このとき、ピン６ａを基板４に設けられたスルーホール電極８の内孔８ｂに挿入するピン挿入動作が実行される（図７（ｂ）参照）。

なお第２の部品実装装置Ｍ４において、実装ヘッド２４Ｂを昇降させる昇降駆動機構には、ピン接続部品６を基板４に対して下降させてピン６ａを内孔８ｂに挿入する下降動作における下降速度、加速度および下降距離を設定する機能に加えて、内孔８ｂに挿入されたピン６ａを引き上げる上昇動作における上昇速度、加速度および上昇距離を設定する機能が設けられている。これにより、ピン接続部品６を基板４に実装する部品実装動作において、内孔８ｂに挿入されたピン６ａを反復して昇降させるピン上下動作が可能となっている。

次に上述構成の部品実装システム１によって実行される部品実装基板の製造方法について、図４〜図８を参照して説明する。この部品実装基板の製造方法では、スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷し、さらにスルーホールに設けられたスルーホール電極を有する基板に、接続用のピンが設けられた電子部品を実装して部品実装基板を製造する。

具体的には、上述の部品実装基板の製造方法は、基板４に半田ペースト９を印刷する印刷工程と、半田ペースト９が印刷された基板４に電子部品を実装する実装工程と、電子部品が実装された基板４を加熱することにより半田ペースト９中の半田を溶融固化させて電子部品を基板に半田接合するリフロー工程とを含む工程構成となっている。

まず図４、図５、図６を参照して、上述の部品実装基板の製造方法における印刷工程、すなわちスキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷方法について説明する。

図４（ａ）は、図２に示すスクリーン印刷装置Ｍ２に装着されるスクリーンマスク１３を示している。スクリーンマスク１３は周囲をマスクホルダ１３ａによって保持されており、スクリーンマスク１３には第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａが形成されている。第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａは、図４（ｂ）に示す基板４に形成されたスルーホール電極８、表面実装電極７にそれぞれ対応している。

スルーホール電極８は、基板４を貫通して形成されたスルーホール４ａに設けられた第１の電極である。表面実装電極７はチップ部品などの表面実装部品用の第２の電極である。スルーホール電極８には、基板４の上面においてスルーホール４ａの周囲の所定範囲を覆うランド部８ａと、スルーホール４ａ内を上下に貫通する内孔８ｂとが設けられている。

スクリーン印刷に際しては、まず図４（ｃ）に示すように、基板下受け部１１によって下面を下受けされた基板４をスクリーンマスク１３に対して上昇させ（矢印ｆ）、基板４を第１のパターン孔１４ｂ、第２のパターン孔１４ａが設けられたスクリーンマスク１３に対して下面側から当接させる。これにより、スルーホール電極８のランド部８ａおよび内孔８ｂが第１のパターン孔１４ｂに対して位置合わせされるとともに、表面実装電極７が第２のパターン孔１４ａに位置合わせされる。

ここでスルーホール電極８に対応した第１のパターン孔１４ｂの面積は、スルーホール電極８の内孔８ｂの面積よりも大きくなるように寸法設定がなされている。これにより以下に示す印刷動作において、第１のパターン孔１４ｂから押し込まれた半田ペースト９を内孔８ｂ内に確実に充填することが可能となっている。

次いで図５（ａ）に示すように、スクリーンマスク１３の上方において基板４の端部に位置する印刷ヘッド１９によって半田ペースト９を吐出して、スクリーンマスク１３上に半田ペースト９を供給する。この後、スキージ１７Ａによる往路印刷が実行され、図５（ｂ）に示すように、スキージ１７Ａを下端部とスクリーンマスク１３の上面との間に所定間隔Ｇが形成される位置まで下降させる。

そしてこの状態でスキージ１７Ａを往路方向である第１方向（矢印ｉ方向）に移動させる。これにより、スクリーンマスク１３の上面には半田ペースト９を延展したペースト層９ａが所定間隔Ｇに対応した厚みｔで形成される。これとともに第２のパターン孔１４ａ、第１のパターン孔１４ｂには半田ペースト９が押し込まれる。これにより、第１のパターン孔１４ｂにおいて第１の電極であるスルーホール電極８の上面に、半田ペースト９の層が形成される。すなわち上述の往路印刷においては、スキージ１７Ａをスクリーンマスク１３から所定間隔Ｇを空けて上方に位置させるとともに、スキージ１７Ａを第１の方向に移動させて第１のパターン孔１４ｂを介して、スルーホール電極８の上面に半田ペースト９の層を形成する。

なお、スキージ１７Ａを第１の方向に移動させてスルーホール電極８の上面に半田ペースト９の層を形成する往路印刷の間には、吸引装置１５を作動させて吸引空間１１ａを吸引し、基板４の下面から吸引を行う（矢印ｊ）。これにより、内孔８ｂ内が下面側から吸引され、スルーホール電極８の上面に位置する半田ペースト９が内孔８ｂ内に引き込まれてペースト引き込み部９ｂとなる。このとき、ペースト層９ａにおいてスルーホール電極８の上方に位置する部分には、ペースト引き込み部９ｂが内孔８ｂ内に引き込まれたことにより表面が凹入した凹部が形成される。

次いでスキージ１７Ｂによる復路印刷が実行される。すなわち、往路印刷を終えたスキージ１７Ａを上昇させた後に、図６（ａ）に示すように、スキージ１７Ｂを下降させ（矢印ｋ）、下端部をスクリーンマスク１３の上面に当接させる。そしてこの状態で、図６（ｂ）に示すように、スキージ１７Ｂを第１の方向と異なる第２の方向である復路方向に移動させる（矢印ｍ）。

これにより、往路印刷においてスクリーンマスク１３の上面に形成されたペースト層９ａがスキージ１７Ｂの移動によって掻き取られる。これとともに、スキージ１７Ｂが移動するスキージング動作によって半田ペースト９を第１のパターン孔１４ｂ内に押し込み、スルーホール電極８の内孔８ｂに半田ペースト９を充填する。またこの復路印刷において、スキージ１７Ｂは第２の方向に動作する際に、第２のパターン孔１４ａを介して第２の電極である表面実装電極７に半田ペースト９を印刷する。

このとき、スルーホール電極８の内孔８ｂ内には往路印刷によって引き込まれたペースト引き込み部９ｂが既に存在していることから、復路印刷によって新たに半田ペースト９が押し込まれることにより、内孔８ｂ内は半田ペースト９によって充填される。このとき、十分な量の半田ペースト９が第１のパターン孔１４ｂを介して押し込まれることにより、内孔８ｂの下端部には基板４の下面から突出した形態のペースト突出部９ｃが形成される。すなわち上述の復路印刷においては、スキージ１７Ｂをスクリーンマスク１３に当接させるとともに、第１の方向と異なる第２の方向（矢印ｍ方向）にスキージ１７Ｂを移動させて、半田ペースト９の層を押し込みつつスルーホール電極８の内孔８ｂに半田ペースト９を充填して、半田ペースト９を基板４の下面から突出させる。

この後、版離れが行われる。すなわち、基板４を下受けした基板下受け部１１を下降させることにより、基板４をスクリーンマスク１３の下面から離隔させる（矢印ｎ）。これにより、図６（ｃ）に示すように、基板４には、半田接合用の半田ペースト９がスクリーン印刷により供給された状態となる。このスクリーン印刷後の基板４においては、表面実装電極７の上面に半田ペースト９がスクリーンマスク１３の厚みに応じた膜厚で供給されるとともに、スルーホール電極８には、ランド部８ａの上面を覆い且つ内孔８ｂ内を充填する形態で半田ペースト９が供給される。さらに内孔８ｂの下端部には、半田ペースト９が基板４の下面から下方に突出したペースト突出部９ｃが形成された形態となっている。

次に、図７、図８を参照して、上述の部品実装基板の製造方法における実装工程、すなわちスルーホール４ａに設けられたスルーホール電極８を有する基板４に接続用のピン６ａが設けられたピン接続部品６を実装する部品実装方法について説明する。ここでは、スクリーン印刷装置Ｍ２にて半田ペースト９が印刷されて図６（ｃ）に示す状態となった基板４を対象として、以下に説明する作業が実行される。なお、ここに示す実施例では、接続用のピン６ａが設けられたピン接続部品６と併せて、表面実装部品５を実装対象として含む例を示している。

基板４はまず第１の部品実装装置Ｍ３（図３（ａ）参照）に搬入され、図７（ａ）に示すように、表面実装部品５の基板４への実装が実行される。ここでは実装ヘッド２４Ａに装着された部品保持ツール２５Ａよって表面実装部品５を保持し、基板４の上面に形成された表面実装電極７に対して表面実装部品５を位置合わせする。すなわち、表面実装部品５の両端の端子５ａを表面実装電極７に供給された半田ペースト９に位置合わせして表面実装部品５を下降させ（矢印ｏ）、端子５ａを半田ペースト９に着地させる。

この後、基板４は第２の部品実装装置Ｍ４（図３（ｂ）参照）に搬入され、図７（ｂ）に示すように、スルーホール４ａを有する基板４に、接続用のピン６ａが設けられたピン接続部品６が実装される。ここでは実装ヘッド２４Ｂに装着された部品保持ツール２５Ｂよってピン接続部品６を保持する。次いで基板４に形成されたスルーホール電極８に対してピン接続部品６を位置合わせして下降させ（矢印ｐ）、ピン６ａをスルーホール電極８の内孔８ｂに挿入する。そしてこの後、以下に説明するピン上下動作を実行した後に、最終的にピン６ａを所定の実装高さ位置（図８（ａ）に示すピン６ａの高さ位置参照）まで下降させることにより、ピン接続部品６を対象とする部品実装動作が完了する。

すなわち上述の図７、図８（ａ）に示す実装工程においては、スルーホール４ａに設けられたスルーホール電極８において半田ペースト９が充填された内孔８ｂへピン接続部品６のピン６ａを挿入して、ピン６ａを所定の実装高さ位置まで下降させる部品実装動作を実行する。そしてこの部品実装動作において、内孔８ｂに一旦挿入して下降させたピン６ａを、予め設定された中間高さ位置まで引き上げるピン上下動作を実行するようにしている。

ここでピン上下動作について説明する。本実施の形態に示すように、半田ペースト９が充填された状態の内孔８ｂにピン６ａを挿入するピン挿入動作においては、内孔８ｂ内の半田ペースト９の一部はピン６ａの先端によって押し出される。これにより、スルーホール電極８に一体で印刷された半田ペースト９は、ピン６ａの先端部に付着する略ボール形状の先端付着ペースト９ｄと、内孔８ｂ内に残留する半田ペースト９とが分断された状態となる（図７（ｃ）参照）。

このようにピン６ａに先端部に先端付着ペースト９ｄが付着した状態のまま、基板４が次工程のリフロー工程に送られると、半田溶融時に以下に述べるような半田接合の不具合を招く。すなわち基板４が加熱されることにより、ピン６ａの先端部の先端付着ペースト９ｄの半田成分が溶融する。このとき、先端付着ペースト９ｄの大きさやピン６ａへの付着状態によっては、先端付着ペースト９ｄの半田成分がピン６ａから離脱して落下するか、あるいはピン６ａに沿って濡れ上がることなくそのままの位置で固化するかのいずれかの事態が生じるおそれがある。

そしていずれの場合においても、ピン６ａの先端部に付着した先端付着ペースト９ｄは、内孔８ｂ内の半田ペースト９と一体化せず、ピン６ａをスルーホール電極８に半田接合する半田接合部の形成には寄与しない。すなわち、ピン６ａをスルーホール電極８へ接合する良好な半田接合部の形成を目的として、印刷工程において半田ペースト９が基板４の下面から下方に突出したペースト突出部９ｃを形成しても、実装工程でのピン６ａの挿入においてピン６ａの先端部に付着した先端付着ペースト９ｄが分断されてしまうと、印刷工程においてペースト突出部９ｃを形成する意義が失われる結果となる。

このような不都合を解消するため、本実施の形態に示す部品実装方法においては、ピン６ａをスルーホール電極８の内孔８ｂに挿入した状態で、図７（ｃ）に示すように、ピン接続部品６をさらに下降させて（矢印ｑ）、ピン６ａをピン６ａの先端部が内孔８ｂの下端部よりも下の位置に到達するまで下降させる。このとき、前述のように、ピン６ａの先端部に付着した先端付着ペースト９ｄは、内孔８ｂ内に充填された半田ペースト９とは分断された状態となっている。

次いで図７（ｄ）に示すように、ピン接続部品６を上昇させて（矢印ｒ）、ピン６ａをピン６ａの先端部に付着した先端付着ペースト９ｄが内孔８ｂに充填された半田ペースト９と接触する高さ位置まで引き上げる。このときのピン６ａの高さ位置は、前述の実装高さ位置よりも高い位置に予め設定された中間高さ位置である。すなわちここでは、ピン６ａを内孔８ｂに挿入した状態で、ピン６ａを下降させて引き上げるピン上下動作を実行する。このピン上下動作を少なくとも一回実行することにより、ピン６ａの先端部に付着する先端付着ペースト９ｄと内孔８ｂ内の半田ペースト９とに分断された半田ペースト９は、内孔８ｂ内の半田ペースト９に一体化される。

このように先端付着ペースト９ｄが内孔８ｂに充填された半田ペースト９と一体化された後に、図８（ａ）に示すように、ピン接続部品６を再度下降させて（矢印ｓ）、ピン６ａの先端部を実装高さ位置まで下降させる。このとき、ピン６ａは内孔８ｂに充填された半田ペースト９によって周囲を濡らされた状態で下降する。これにより、ピン６ａの先端部が実装高さ位置まで下降した状態において、ピン６ａにおいて内孔８ｂから下方に突出した部分の外周面を濡らす濡れ付着ペースト９ｅと内孔８ｂ内に存在する半田ペースト９とは、半田濡れ状態において連続した状態となる。

なお、ピン６ａにおける濡れ付着ペースト９ｅの濡れ付着状態を改善するために、前述のピン上下動作を複数回反復して実行するようにしてもよい。これにより、濡れ付着ペースト９ｅにはピン上下による剪断変形が複数回作用し、濡れ付着ペースト９ｅの粘度を低下させて半田ペースト９の分断を生じ難くする効果を得る。さらにピン上下動作により、ピン６ａの表面への半田ペースト９のフラックス成分の付着が促進されるという効果を得る。これにより半田ペースト９の分断を生じた場合にあっても、リフロー時において溶融した半田がピン６ａに沿って繋がって濡れ上がる作用が促進されることから、ピン６ａに付着した先端付着ペースト９ｄが溶融して落下する不具合や、先端付着ペースト９ｄがそのままの状態で固化する不具合を防止することが可能となる。

このようにして表面実装部品５、ピン接続部品６の実装が完了した基板４は、リフロー装置Ｍ５に送られる。ここでリフロー工程が実行される。このリフロー工程では、実装工程において表面実装部品５、ピン接続部品６が実装されて部品実装動作が完了した基板４を、所定の加熱プロファイルに従って加熱してリフローする。これにより、半田ペースト９中の半田を溶融固化させて、表面実装部品５、ピン接続部品６を基板４に半田接合する。

これにより、図８（ｂ）に示すように、表面実装部品５の端子５ａは半田フィレット形状の半田接合部９＊を介して表面実装電極７に半田接合される。これとともに、ピン接続部品６のピン６ａは基板４に設けられたスルーホール電極８の内孔８ｂ内を充填する形で形成された半田接合部９＊を介してスルーホール電極８に半田接合される。

このとき、ピン６ａにおいて内孔８ｂから下方に突出した部分の外周面を濡らす濡れ付着ペースト９ｅと内孔８ｂ内に存在する半田ペースト９とは半田濡れ状態において連続した状態となっていることから、リフロー過程において濡れ付着ペースト９ｅの半田成分はピン６ａに沿って濡れ上がる。これにより、濡れ付着ペースト９ｅと内孔８ｂ内に存在する半田ペースト９との半田成分が一体となって内孔８ｂ内を充填する半田接合部９＊を形成する。

以上により、いずれも電子部品である表面実装部品５、ピン接続部品６を基板４に実装した部品実装基板４＊が完成し、基板回収装置Ｍ６に回収される。なお、上述実施例では、図７、図８（ａ）にて示す実装工程を対象として部品実装方法を説明したが、実装工程に先立って実行される印刷工程および実装工程後に実行されるリフロー工程を含めた範囲を部品実装方法の対象として定義してもよい。

上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷方法および部品実装基板の製造方法では、スルーホール電極８が設けられた基板４への半田ペースト９のスクリーン印刷において、スルーホール電極８に対応する第１のパターン孔１４ｂが設けられたスクリーンマスク１３の下面に基板４を当接させ、スキージ１７Ａをスクリーンマスク１３から所定間隔を空けて上方に位置させるとともにスキージ１７Ａを第１の方向に移動させて第１のパターン孔１４ｂを介してスルーホール電極８の上面に半田ペースト９の層を形成し、スキージ１７Ｂをスクリーンマスク１３に当接させるとともに第１の方向と異なる第２の方向にスキージ１７Ｂを移動させて、半田ペースト９の層を押し込みつつスルーホール電極８の内孔８ｂに半田ペースト９を充填して半田ペースト９を基板４の下面から突出させるようにしている。

これにより、スルーホール電極８に十分な量の半田ペースト９をスクリーン印刷により供給することができ、スルーホール電極８を対象とする半田接合において高い接合信頼性を確保することができる。

また本実施の形態に示す部品実装方法および部品実装基板の製造方法は、スルーホール電極８が設けられた基板４への接続用のピン６ａが設けられたピン接続部品６の実装に際し、スルーホール電極８において半田ペースト９が充填された内孔８ｂへピン接続部品６のピン６ａを挿入して、ピン６ａを所定の実装高さ位置まで下降させる部品実装動作を実行し、この部品実装動作において内孔８ｂに一旦挿入して下降させたピン６ａを、予め設定された中間高さ位置まで引き上げるピン上下動作を実行し、ピン６ａの先端部に付着して分断された先端付着ペースト９ｄを内孔８ｂ内の半田ペースト９と接触させるようにしている。

これにより、半田ペースト９が充填された内孔８ｂ内にピン６ａを挿入することによって分断された先端付着ペースト９ｄを内孔８ｂ内の半田ペースト９と一体化させることができ、スルーホール電極８を有する基板４に高い信頼性でピン接続部品６を安定して実装することができる。

本発明のスクリーン印刷方法および部品実装基板の製造方法は、スルーホール電極を対象とする半田接合において高い接合信頼性を確保することができるという効果を有し、スルーホール電極を有する基板を対象とする部品実装分野において有用である。

１ 部品実装システム
４ 基板
４ａ スルーホール
４＊ 部品実装基板
５ 表面実装部品
６ ピン接続部品
６ａ ピン
７ 表面実装電極
８ スルーホール電極
８ｂ 内孔
９ 半田ペースト
１３ スクリーンマスク
１４ａ 第２のパターン孔
１４ｂ 第１のパターン孔
１７Ａ、１７Ｂ スキージ
Ｍ２ スクリーン印刷装置
Ｍ３ 第１の部品実装装置
Ｍ４ 第２の部品実装装置
Ｍ５ リフロー装置

Claims (8)

1. スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、
   前記スルーホールに設けられた第１の電極に対応する第１のパターン孔が設けられたスクリーンマスクの下面に前記基板を当接させ、
   前記スクリーンマスク上に前記半田ペーストを供給し、
   前記スキージを前記スクリーンマスクから所定間隔を空けて上方に位置させるとともに、前記スキージを第１の方向に移動させて前記第１のパターン孔を介して前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成し、
   前記スキージを前記スクリーンマスクに当接させるとともに、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記スキージを移動させて、前記半田ペーストの層を押し込みつつ前記第１の電極の内孔に前記半田ペーストを充填して前記半田ペーストを前記基板の下面から突出させる、スクリーン印刷方法。
2. さらに、前記スキージを前記第１の方向に移動させて前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成する間に、前記基板の下面から吸引を行う、請求項１に記載のスクリーン印刷方法。
3. 前記第１のパターン孔の面積は、前記第１の電極の内孔の面積よりも大きい、請求項１または２に記載のスクリーン印刷方法。
4. 前記基板の表面には表面実装部品用の第２の電極が設けられており、
   前記スクリーンマスクには前記第２の電極に対応する第２のパターン孔が設けられており、
   前記スキージは前記第２の方向に動作する際に、前記第２のパターン孔を介して前記第２の電極に前記半田ペーストを印刷する、請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリーン印刷方法。
5. スキージをスクリーンマスク上で移動させることにより、スルーホールが設けられた基板に半田ペーストを印刷して部品実装基板を製造する部品実装基板の製造方法であって、
   前記スルーホールに設けられた第１の電極に対応する第１のパターン孔が設けられたスクリーンマスクの下面に前記基板を当接させ、
   前記スクリーンマスク上に前記半田ペーストを供給し、
   前記スキージを前記スクリーンマスクから所定間隔を空けて上方に位置させるとともに、前記スキージを第１の方向に移動させて前記第１のパターン孔を介して前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成し、
   前記スキージを前記スクリーンマスクに当接させるとともに、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記スキージを移動させて、前記半田ペーストの層を押し込みつつ前記第１の電極の内孔に前記半田ペーストを充填して前記半田ペーストを前記基板の下面から突出させる、部品実装基板の製造方法。
6. さらに、前記スキージを前記第１の方向に移動させて前記第１の電極の上面に前記半田ペーストの層を形成する間に前記基板の下面から吸引を行う、請求項５に記載の部品実装基板の製造方法。
7. 前記第１のパターン孔の面積は、前記第１の電極の内孔の面積よりも大きい、請求項５または６に記載の部品実装基板の製造方法。
8. 前記基板の表面には表面実装部品用の第２の電極が設けられており、
   前記スクリーンマスクには前記第２の電極に対応する第２のパターン孔が設けられており、
   前記スキージは前記第２の方向に動作する際に、前記第２のパターン孔を介して前記第２の電極に前記半田ペーストを印刷する、請求項５から７のいずれか一項に記載の部品実装基板の製造方法。

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