(57)【要約】【課題】専用の冶具を必要とせずに、リワーク時に基板上の適正な位置に半田を供給することができる基板、該基板を備えた実装基板、該実装基板の製造方法及び半田マスクの位置決め方法を提供する。【解決手段】電子部品２が半田付けによって表面に取り付けられる基板１であって、表面に、電子部品２が取り付けられるための電子部品取付領域Ａと、電子部品取付領域Ａの周囲に設けられた位置決め部４とを備え、位置決め部４が電子部品取付領域Ａに半田付けを行なう際に用いた半田マスクＭに形成された開口部１４を介して印刷された半田であって、表面から突出するように形成されている。【選択図】図４
2010016305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が半田付けによって表面に取り付けられる基板であって、
前記表面に、前記電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域と、
前記電子部品取付領域の周囲に設けられ、該電子部品取付領域に前記半田付けを行う際に前記基板に対する半田マスクの位置決めを行う位置決め部とを備え、
前記位置決め部が前記半田マスクを用いて印刷された半田である基板。
【請求項２】
請求項１に記載の基板であって、
前記位置決め部が複数設けられている基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板であって、
前記位置決め部が球の一部によって形成されている基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の基板であって、
前記電子部品取付領域に前記電子部品を取り付けるための取付用半田部が設けられ、前記位置決め部の前記表面からの高さが前記取付用半田部の前記表面からの高さより低い基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の基板を備えた実装基板であって、
前記電子部品取付領域に半田付けによって前記電子部品が取り付けられた実装基板。
【請求項６】
基板の表面の、電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域に半田マスクを介して半田を印刷するとともに、該半田マスクに形成された開口部を介して前記基板に前記半田を印刷することで位置決め部を形成し、
前記電子部品取付領域に前記電子部品を配置した状態で、加熱を行って該電子部品を前記基板に取り付け、前記開口部を介して印刷された前記半田も加熱を行うことで前記基板の前記表面に突出する位置決め部を形成する実装基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の実装基板の製造方法であって、
前記位置決め部が複数設けられている実装基板の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の実装基板の製造方法であって、
前記位置決め部が球の一部によって形成されている実装基板の製造方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の実装基板の製造方法であって、
前記電子部品取付領域に取付用半田部が設けられ、前記位置決め部の前記表面からの高さが前記取付用半田部の前記表面からの高さより低い実装基板の製造方法。
【請求項１０】
電子部品が半田付けによって表面に取り付けられる基板に、前記半田付けで用いる半田マスクを位置決めする位置決め方法であって、
前記表面に、前記電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域と、
前記電子部品取付領域の周囲に位置する位置決め部とが設けられ、
前記位置決め部が、前記電子部品取付領域に前記半田マスクを用いて半田を供給する際に、前記半田マスクに形成された開口部を介して印刷され、前記基板の前記表面から突出して構成され、
前記位置決め部を前記開口部に係合することで前記基板上に前記半田マスクを位置決めする位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が半田付けによって表面に実装される基板、該電子部品が実装された基板を備えた実装基板、該実装基板の製造方法、及び、基板に電子部品を取り付け直す際に半田マスクを位置決めする位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品には、配線がプリントされた基板の表面にシリコンチップを内蔵し、半田付けが行われることで該基板と電気的に接続される端子を備えたパッケージの構成となったものがある。表面実装型のパッケージとしては、例えば、ＢＧＡ（Ball grid array）やＬＧＡ（Land grid array）がある。ＢＧＡは、ボール状の半田を部品裏面に形成された平面電極上に並べ、加熱することで半田を溶かした、ボール付きパッケージである。ＬＧＡは、部品裏面に平面電極を形成したパッケージであり、ボール状の半田はない。ＢＧＡ、ＬＧＡは何れも、半田印刷、部品搭載、リフロー工程によってパッケージを基板に半田付することによって実装基板を構成するものである。
【０００３】
ところで、実装基板から電子部品を取り外し、新しい電子部品を基板に取り付けるリワークを行う際には、基板と電子部品との位置精度を保ちつつ、基板上の電子部品を取り付けるための領域（ランド）に適正に半田を供給することが必要である。従来、作業者が半田マスクと基板のランドの位置を目視であわせることが一般的であり、供給される半田の位置ずれが生じることが避けられなかった。このような半田の位置ズレを防止するには、カメラで基板のランドを認識する手段もあるが、カメラなどの装置が必要となり高額な設備を必要とする。
【０００４】
また、従来では半田の位置ズレを防止するための専用の位置決め用冶具を用いる方法も提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載された基板上に電子部品を位置決めする機構を説明する図である。
この機構では、基板１０１には、電子部品を取り付ける領域の周囲に、複数の位置決め孔１０３が貫設され、該複数の位置決め孔１０３に基板固定冶具１０４の位置決めピン１０５が挿通されることで、電子部品を取り付ける領域を特定するための位置決めがなされる。基板上に半田を供給する際には、半田印刷手段１０７を基板固定冶具１０４を用いて位置決めする。半田印刷手段１０７は、印刷枠１０８と、印刷スクリーン１０９、スキージ１１０を備え、該印刷枠１０８の基板側の面に位置決めピン１０５に対応させて位置決め孔１１１が設けられており、該位置決め孔１１１に位置決めピン１０５が挿通されることによって基板１０１上に位置決めされる。スキージ１１０などによって半田１０６が印刷された後、半田印刷手段１０７が取り除かれ、基板１０１上の半田１０６が印刷された領域に、図示しない電子部品マウント手段が位置決めピン１０５によって位置決めすることによって電子部品が取り付けられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６９２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図８に示す位置決め方法では、専用の位置決め冶具が必要となる。
また、基板固定冶具１０４の位置決めピン１０５を挿通させるために、予め基板１０１に位置決め孔１０３を設けておく必要があるが、高密度基板では位置決めピン１０５に対応して位置決め孔１０３を貫設することが不可能である。
さらに、基板１０１に位置決め孔１０３を貫設する際に、該基板１０１に対する位置決め孔１０３の位置ずれが生じてしまう可能性もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、専用の冶具を必要とせずに、リワーク時に基板上の適正な位置に半田を供給することができる基板、該基板を備えた実装基板、該実装基板の製造方法及び半田マスクの位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下記に示すものである。
（１）電子部品が半田付けによって表面に取り付けられる基板であって、
前記表面に、前記電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域と、
前記電子部品取付領域の周囲に設けられ、該電子部品取付領域に前記半田付けを行う際に前記基板に対する半田マスクの位置決めを行う位置決め部とを備え、
前記位置決め部が前記半田マスクを用いて印刷された半田である基板。
（２）上記（１）に記載の基板であって、
前記位置決め部が複数設けられている基板。
（３）上記（１）又は（２）に記載の基板であって、
前記位置決め部が球の一部によって形成されている基板。
（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の基板であって、
前記電子部品取付領域に前記電子部品を取り付けるための取付用半田部が設けられ、前記位置決め部の前記表面からの高さが前記取付用半田部の前記表面からの高さより低い基板。
（５）上記（１）から（４）のいずれかに記載の基板を備えた実装基板であって、
前記電子部品取付領域に半田付けによって前記電子部品が取り付けられた実装基板。
（６）基板の表面の、電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域に半田マスクを介して半田を印刷するとともに、該半田マスクに形成された開口部を介して前記基板に前記半田を印刷することで位置決め部を形成し、
前記電子部品取付領域に前記電子部品を配置した状態で、加熱を行って該電子部品を前記基板に取り付け、前記開口部を介して印刷された前記半田にも加熱を行うことで前記基板の前記表面に突出する位置決め部を形成する実装基板の製造方法。
（７）上記（６）に記載の実装基板の製造方法であって、
前記位置決め部が複数設けられている実装基板の製造方法。
（８）上記（６）又は（７）に記載の実装基板の製造方法であって、
前記位置決め部が球の一部によって形成されている実装基板の製造方法。
（９）上記（６）から（８）のいずれかに記載の実装基板の製造方法であって、
前記電子部品取付領域に取付用半田部が設けられ、前記位置決め部の前記表面からの高さが前記取付用半田部の前記表面からの高さより低い実装基板の製造方法。
（１０）電子部品が半田付けによって表面に取り付けられる基板に、前記半田付けで用いる半田マスクを位置決めする位置決め方法であって、
前記表面に、前記電子部品が取り付けられるための電子部品取付領域と、
前記電子部品取付領域の周囲に位置する位置決め部とが設けられ、
前記位置決め部が、前記電子部品取付領域に前記半田マスクを用いて半田を供給する際に、前記半田マスクに形成された開口部を介して印刷され、前記基板の前記表面から突出して構成され、
前記位置決め部を前記開口部に係合することで前記基板上に前記半田マスクを位置決めする位置決め方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、専用の冶具を必要とせずに、リワーク時に基板上の適正な位置に半田を印刷することができる基板、該基板を備えた実装基板、該実装基板の製造方法及び半田マスクの位置決め方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、基板に電子部品が取り付けられた実装基板の一部を示す断面図である。図２は、実装基板の一部を平面視した状態を示す図である。
図１に示すように、実装基板１０は、基板１の表面に半田付けによってＩＣ等の電子部品２が取り付けられた構成である。本実施系形態の電子部品２は、ＢＧＡ構造を有する平面視矩形状のパッケージを備えた構成を例としたが、ＬＧＡなど部品裏面に電極構造を有するパッケージを備えた構成としてもよい。
【００１２】
基板１は、配線がプリントされたプリント配線基板を用いる。プリント配線基板としては、例えば、紙フェノール配線板やガラスエポキシ配線板などを用いることができ、基板１の材質は、基板の配線密度や電子部品の熱膨張係数や電気的特性を考慮して選定される。
【００１３】
基板１の表面には電子部品２を取り付けるための電子部品取付領域Ａが設けられており、該電子部品取付領域Ａに半田付けによって、ボール状の複数の取付用半田部３が平面視において格子状に配置されている。電子部品取付領域Ａには、取付用半田部３によって電子部品２が取り付けられている。本実施形態において、電子部品取付領域Ａは、平面視において、電子部品２の形状と略同一寸法を有する略矩形状とする。
【００１４】
また、実装基板１０の基板１上には、抵抗やコンデンサなど他の部品８，９が取り付けられていてもよい。
【００１５】
基板１上の電子部品取付領域Ａの周囲には、複数（本実施形態では４つとした。）の位置決め部４が設けられている。位置決め部４は、半田付けの際に、取付用半田部３を印刷するために使用するメタルマスクなどの半田マスクを基板上に位置決めするために基準として用いられる。位置決め部４は２つ以上設けることが好ましく、３つ以上とすることでより確実に位置決めを行うことができる。
【００１６】
位置決め部４は、取付用半田部３を印刷する際に、同じ半田マスクを用いて該取付用半田部３と同じ材料によって形成されている。ここで、位置決め部４は、取付用半田部３を印刷するための半田マスクの位置決めであるため該取付用半田部３の近傍に設けられているが、電子部品取付領域Ａの周囲であれば、他の部位に設けられていてもよい。電子部品取付領域Ａの周囲とは、電子部品２を基板１に取り付けた状態で該基板１を平面視した際に、位置決め部４の一部が電子部品２と重なる位置も含む。
【００１７】
位置決め部４は、基板１の表面から電子部品２側へ突出するように形成されている。位置決め部４は、基板１に電子部品２に取り付けた状態で、電子部品２や取付用半田部３に接触しないように設けられている。
【００１８】
本実施形態では、位置決め部４は、球の一部によって形成されている。ここで、球の一部とは、例えば、半球状など少なくとも一部に球面を有する形状を含む。本実施形態では、位置決め部４は、半球状に形成されているが、その形状や寸法は、半田マスクの位置決めが可能で且つ電子部品２の取り付けに干渉しない範囲で任意に変更してもよく、特に限定されない。半田マスクの構成、及び、位置決め方法については後述する。
【００１９】
次に、実装基板の製造方法を説明する。図３は、半田を印刷するために用いる半田マスクの一例を示す平面図である。図４は、半田を印刷する手順を説明する模式的な断面図である。なお、以下の説明において、図２で示した実装基板１０の構成を適宜参照する。
【００２０】
図３に示すように、半田マスクＭは、ステンレスなどの金属材料で構成されたプレートに、半田を印刷するための半田印刷開口１３が基板１の電子部品２の領域内に対応する位置に設けられている。図３中の破線は、半田マスクＭを基板１に取り付けた際において、電子部品取付領域Ａに相当する位置を示している。
【００２１】
また、半田マスクＭには、半田印刷開口１３の周囲に、複数（図３では４つ）の開口部１４が設けられている。開口部１４は、半田印刷開口１３を印刷する際に、基板１の電子部品２を形成する領域の近傍に位置決め部４を印刷するためのものである。本実施形態の開口部１４は平面視において円形に形成されているが、例えば、だ円形や矩形であってもよく、開口部１４の形状は特に限定されない。
【００２２】
半田マスクＭには、基板１に他の部品８，９を取り付けるための半田を印刷する半田印刷開口１８，１９が設けられている。
【００２３】
図４は基板１に半田を印刷する工程を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、基板１の電子部品２を取り付ける表面側に半田マスクＭを配置し、図４（ｂ）に示すように、ペースト状半田を半田マスクＭの基板１側に対して反対側の面に供給する。そして、スキージなどでペースト状半田を移動させることで、ペースト状半田の一部が半田印刷開口１３及び開口部１４を通過して基板１の表面に印刷される（図４（ｃ）参照）。
【００２４】
半田印刷開口１３によって印刷されたペースト状半田が取付用半田部３を構成し、開口部１４によって印刷されたペースト状半田が位置決め部４を構成する。取付用半田部３及び位置決め部４はそれぞれ、円柱状の形状で基板１上に印刷される。
【００２５】
図５は、リフロー工程を示す図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、半田が印刷された基板１の電子部品取付領域Ａに電子部品２を搭載し、リフロー炉において取付用半田部３を加熱し、該取付用半田部３を溶融させる。このとき、図５（ｃ）に示すように、位置決め部４を構成する半田も溶け、半球状となる。その後、常温まで冷却させて、取付用半田部３及び位置決め部４を硬化させる。こうすることで、電子部品２が基板１の電子部品取付領域Ａに取付用半田部３によって取り付けられる。
【００２６】
また、図示しないが、基板１には、電子部品２以外の部品も、取付用半田部３を印刷したものと同じ半田マスクを用いて印刷を行い、その後、リフロー工程を行うことによって同様に取り付けることができる。
【００２７】
図６は、基板に電子部品が取り付けられた状態における半田及び位置決め部を示す断面図である。図６では、リフロー後において、取付用半田部３及び位置決め部４が完全に硬化した状態を示している。このとき、位置決め部４の基板１の表面からの高さＨ２が取付用半田部の表面からの高さＨ１より低いため、位置決め部４が電子部品２と干渉することがない。
【００２８】
図７は、リワークの手順を説明する模式的な断面図である。リワークでは、実装基板に取り付けられている電子部品を取り外し、電子部品取付領域に新しい電子部品を取り付けなおす工程が行われる。
【００２９】
図７（ａ）は、実装基板から電子部品を取り外し、位置決め部のみが基板に残されている状態を示している。
最初に、電子部品を取り外す際は、ホットエアなどの加熱手段によって電子部品取付領域を均一に加熱し、取付用半田部を溶融させることで、基板１から電子部品を取り外す。次に、基板１上の上に残った半田は，例えば、半田吸い取り器、半田ごて、ソルダーウイックなどを用いて丁寧に取り除く。
【００３０】
図７（ｂ）は、新しい電子部品を基板に取り付けるための半田を印刷する際に半田マスクＭを基板１上に位置決めする状態を示している。半田マスクＭを位置決めする際には、該半田マスクＭの開口部１４に基板１の位置決め部４を嵌め込む。こうすれば、位置決め部４がもともと開口部１４によって印刷された半田から構成されたものであるため、半田マスクＭを基板１上に常に同じ位置に固定することができ、半田印刷開口１３の位置が取り除かれた取付用半田部の位置と常に一致する。半田マスクＭを一致させた後、ペースト状半田を半田マスクＭに供給し、印刷することで、図７（ｃ）に示すように取付用半田部３を形成する。
本実施形態のように、位置決め部４を半球状に形成すれば、半田マスクＭの開口部１４を嵌め込みやすい。
【００３１】
その後、図５（ｂ），（ｃ）で示すように、電子部品取付領域Ａに電子部品２を搭載し、加熱することによって、電子部品２を取り付ける。
【００３２】
本実施形態の基板１は、表面に、電子部品２が取り付けられるための電子部品取付領域Ａと、電子部品取付領域Ａの周囲に設けられた位置決め部４とを備え、位置決め部４が電子部品取付領域Ａに半田付けを行なう際に用いた半田マスクＭに形成された開口部１４を介して印刷された半田であって、表面から突出するように形成されている。このため、リワークを行う際に、新しい電子部品２を取り付けるための取付用半田部３を、同一の半田マスクＭを位置決め部４に基づいて位置決めすることで電子部品取付領域Ａに高精度で印刷することができる。
【００３３】
また、位置決め部４は、通常の目視による電子部品２の位置合わせマークとして利用することもできる。
【００３４】
上記実施形態の構成によれば、図８に示すような位置決め機構と比べて下記点で有利である。
（１）基板１に半田マスクＭを簡易に位置決めすることができ、専用の位置決め冶具などの他の部材や装置を必要としない。また、そのような冶具などの他の装置によって位置決めを行う工程が必要ない。
（２）基板１に、位置決めピン１０５を貫設するための位置決め孔１０３を設ける必要がないため、基板１０１に対する位置決め孔１０３の位置ずれが生じることがないうえ、基板１の製作時に位置決め孔１０３を設ける工程を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】基板に電子部品が取り付けられた実装基板の一部を示す断面図である。
【図２】実装基板の一部を平面視した状態を示す図である。
【図３】半田を印刷するために用いる半田マスクの一例を示す平面図である。
【図４】半田を印刷する手順を説明する模式的な断面図である。
【図５】半田が印刷された基板に電子部品を取り付ける手順を説明する模式的な断面図である。
【図６】基板に電子部品が取り付けられた状態における半田及び位置決め部を示す断面図である。
【図７】リワークの手順を説明する断面図である。
【図８】従来の基板上に電子部品を位置決めする機構を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    基板
２    電子部品
３    取付用半田部
４    位置決め部
１０  実装基板
１３  半田印刷開口
１４  開口部
Ｍ    半田マスク
【図１】
2010016305.tif 000003
【図２】
2010016305.tif 000004
【図３】
2010016305.tif 000005
【図４】
2010016305.tif 000006
【図５】
2010016305.tif 000007
【図６】
2010016305.tif 000008
【図７】
2010016305.tif 000009
【図８】
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