(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田印刷時において基板上に位置決めされて設置され、複数形成された開口部から前記基板のランド上に半田を印刷塗布する際に用いられるマスクであって、
前記基板の互いに隣接する前記ランド間に対応する位置で、かつ隣接する前記開口部間の枠部の略中央部分の位置に、先端部が円弧形状の突起部をマスク本体と一体に形成したことを特徴とする半田印刷に用いられるマスク。
【請求項２】
前記突起部の両側における前記枠部のいずれか一方が前記ランドに接触するように設置され、前記突起部により隣接するランド間で短絡を生じさせる半田の流出を防止することを特徴とする請求項１記載の半田印刷に用いられるマスク。
【請求項３】
複数の開口部が形成されたマスクを使用して基板のランド上に半田を印刷塗布する半田印刷装置において、
前記マスクが、前記基板の互いに隣接する前記ランド間に対応する位置で、かつ隣接する前記開口部間の枠部の略中央部分の位置に、先端部が円弧形状の突起部が一体に形成され、さらに前記突起部の両側における前記枠部のいずれか一方が前記ランドに接触するように設置され、前記突起部により隣接するランドとの間で短絡を生じさせる半田の流出を防止するものであることを特徴とする半田印刷装置。
【請求項４】
前記マスクの開口部の長さと前記ランドが略同一形状である場合、前記突起部の長さ寸法を、前記開口部の長さ寸法と略同一であるようにしたことを特徴とする請求項３記載の半田印刷装置。
【請求項５】
前記マスクの開口部が前記ランドより小さい場合、前記突起部の長さ寸法を、前記開口部の長さ寸法と略同一であるようにしたことを特徴とする請求項３記載の半田印刷装置。
【請求項６】
前記マスクの開口部が千鳥状に配置されている場合、前記突起部の長さ寸法を、隣接する開口部の長手方向両端部間にわたって延在する程度の寸法であるようにしたことを特徴とする請求項３記載の半田印刷装置。
【請求項７】
前記突起部の高さを、前記ランドの高さ以下であるようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の半田印刷装置。
【請求項８】
前記突起部の高さをｈとし、前記ランドの高さをＨとしたとき、(Ｈ−ｈ)の値を前記半田内の金属における平均粒径以下の値であるようにしたことを特徴とする請求項７記載の半田印刷装置。
【請求項９】
前記マスクの開口部の幅寸法を、前記ランドの幅寸法以下であるようにしたことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の半田印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田印刷に用いられるマスクおよび半田印刷装置に係り、特に、狭ピッチで多数のリードを有する電子部品をプリント基板等の基板に実装する際に半田印刷に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２方向または４方向に複数のリードが並列して突設されている電子部品を、表面に前記リードに対応するランドを形成した基板に実装する際の実装方法については、種々の方法が提案されており、以下、その一例について図面を参照しつつ説明する。
【０００３】
図８(a)，(b)は一般的な電子部品の基板への実装状態を示す平面図および縦断面図、図９(a)，(b)は従来のクリーム半田印刷塗布工程中の基板の縦断面図、図10(a)，(b)は同電子部品の装着およびリフロー工程中の基板の縦断面図である。
【０００４】
各図において、10は電子部品、11は基板、12はランド、13は電子部品のリード、14はマスク、15はクリーム半田、16はスキージ、17はランド12，12間を短絡する半田を示している。
【０００５】
まず、最初に行われるクリーム半田印刷塗布工程は、図９(a)に示すようにマスク14を基板11上に位置決めして重ね合わせ、スキージ16をマスク14上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、クリーム半田15をマスク14の開口部14aに充填させた後、基板11をマスク14から版離れさせることにより、図９(b)に示すようにマスク14を介して基板11上にクリーム半田15が印刷塗布される。
【０００６】
次に行われる電子部品装着工程は、装着用ノズルにより電子部品10を吸着して図10(a)に示すように、電子部品10のリード13が対応するランド12上に載置されるように装着し、この電子部品10のリード13をランド12に印刷塗布されたクリーム半田15上に載せ、その粘着力によりこの電子部品10のリード13を保持することにより、電子部品10は固定された状態で次の工程に進む。
【０００７】
最後に行われるリフロー工程は熱風や赤外線ヒ−タ等の熱源により電子部品10のリード13の部分を加熱して、前工程で印刷塗布を行ったクリーム半田15を溶融し、電子部品のリード13をランド12に半田接合するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年ではＩＣパッケージ部品等の電子部品10において、その小型化，薄型化が急速に進み、電子部品10のリード13の狭ピッチ化が著しく、リードピッチは0.5mmから0.4mmへ、そして更に0.3mmピッチ以下のものまで出現してきている。
【０００９】
このような電子部品10を実装する基板11上のランド12も当然それに伴って狭ピッチに形成する必要があるが、現在のプリント基板製造技術では0.3mmピッチ以下のランドを形成することは容易であるものの、通常の0.5mmや0.4mmピッチで形成可能であったソルダーレジストは基板メーカー間で形成能力の差があり、全ての基板に対してこのような狭ピッチの形成が可能であるとは言えない。
【００１０】
そこで、ソルダーレジストが隣接するランド12，12間に形成されていない基板11を用いた狭ピッチ電子部品10の実装の場合、図９(a)に示すように基板11をマスク14に位置決めして重ね合わせた際に生じるランド12と開口部14aの位置ずれのために、スキージ16で開ロ部14aに充填されるクリーム半田15がランド12と開口部14aの隙間Ｘから流出し、図９(b)に示すように隣接するランド12の端部に接触してしまう。
【００１１】
このような状態で、図10(a)のように電子部品のリード13を対応するランド12上に載置し、リフローすると、図10(b)のＹに示すように隣接するランド12，12間が半田17で短絡してしまうおそれがあるという問題があった。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解決するものであり、ソルダーレジストが狭ピッチのランド間に形成されていない基板に対しても、そのリフロー後に隣接するランド間が半田で短絡することはなく、半田接合品質を向上させることができるようにした半田印刷に用いられるマスクおよび半田印刷装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る半田印刷に用いられるマスクは、半田印刷時において基板上に位置決めされて設置され、複数形成された開口部から前記基板のランド上に半田を印刷塗布する際に用いられるマスクであって、前記基板の互いに隣接する前記ランド間に対応する位置で、かつ隣接する前記開口部間の枠部の略中央部分の位置に、先端部が円弧形状の突起部をマスク本体と一体に形成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半田印刷に用いられるマスクは、前記突起部の両側における前記枠部のいずれか一方が前記ランドに接触するように設置され、前記突起部により隣接するランド間で短絡を生じさせる半田の流出を防止することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半田印刷装置は、複数の開口部が形成されたマスクを使用して基板のランド上に半田を印刷塗布する半田印刷装置において、前記マスクが、前記基板の互いに隣接する前記ランド間に対応する位置で、かつ隣接する前記開口部間の枠部の略中央部分の位置に、先端部が円弧形状の突起部が一体に形成され、さらに前記突起部の両側における前記枠部のいずれか一方が前記ランドに接触するように設置され、前記突起部により隣接するランドとの間で短絡を生じさせる半田の流出を防止するものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記マスクの開口部の長さと前記ランドが略同一形状である場合、前記突起部の長さ寸法を、前記開口部の長さ寸法と略同一であるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記マスクの開口部が前記ランドより小さい場合、前記突起部の長さ寸法を、前記開口部の長さ寸法と略同一であるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記マスクの開口部が千鳥状に配置されている場合、前記突起部の長さ寸法を、隣接する開口部の長手方向両端部間にわたって延在する程度の寸法であるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記突起部の高さを、前記ランドの高さ以下であるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記突起部の高さをｈとし、前記ランドの高さをＨとしたとき、(Ｈ−ｈ)の値を前記半田内の金属における平均粒径以下の値であるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る半田印刷装置は、前記マスクの開口部の幅寸法を、前記ランドの幅寸法以下であるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
そして、本発明に係る前記マスク，装置を用いることにより、ソルダーレジストがランド間に形成されていない基板とマスクの位置合わせ時に、ランドと開口部の位置ずれにより隙間が生じた場合でも、突起部をマスクの隣接する開口部間に配置して基板の互いに隣接するランド間に位置させることにより、突起部により半田が隣接するランドの端部に接触することを防ぐことができ、リフロー後に隣接するランド間が半田で短絡することをなくすことができる。
【００２３】
また、突起部をマスク本体と一体構造としたマスクを用いることにより、突起部の強度が高いので外的応力に対して強靱で、破損等に対して強く、耐久性があり、長期間使用することができる。
【００２４】
また、先端部が円弧形状の突起部が隣接する開口部間における枠部の略中央部分の位置に形成され、さらに突起部の両側における枠部のいずれか一方がランドに接触するため、前記の位置ずれがマスクの幅方向のいずれ側に生じても対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半田印刷に用いられるマスクおよび半田印刷装置に好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明するが、実装対象となる電子部品の構成、その他は、前記図８(a)，(b)に示したものと同様である。
【００２６】
図１(a)，(b)は本発明に係る半田印刷に用いられるマスクの一実施形態および半田印刷方法を説明するためのクリーム半田印刷塗布工程中の基板の縦断面図、図２(a)，(b)は電子部品の装着およびリフロー工程中の基板の縦断面図であり、１は基板、２はランド、３は電子部品のリード、４はマスク、５はクリーム半田、６はスキージ、７は溶着した半田を示している。
【００２７】
図３は本発明に係る半田印刷に用いられるマスクの一実施形態および半田印刷方法の一実施形態を採用したクリーム半田印刷装置の全体斜視図、図４は図３の装置における要部を示す構成図であり、100は装置本体、110は基板１およびマスク４等が載置される載置台部、120は、右方向印刷用のスキージ121と左方向印刷用のスキージ122とを備え、印刷方向に応じてスキージ121，122を降下させて使用可能にするスキージヘッド、130は基板１およびマスク４等や、それらの位置を認識するための認識センサ部、140はオペレータからのデータを入力し、各部をコントロールするためのコントロール部である。
【００２８】
図１(a)において、基板１の表面には多数の短冊状のランド２が0.3mmピッチ程度の狭ピッチで形成されている。隣接するランド２，２間にはソルダーレジストは形成されていない。本発明の特徴であるマスク４の基板面側には基板１の隣接するランド２，２間に対応した位置に、隣接するランド２との間で短絡を生じさせるクリーム半田５の流出を防止する突起部４bが形成されている。
【００２９】
マスク４の突起部４bの形成方法は、公知の方法、例えば板状の金属をエッチングしたり、メッキの要領でベースプレート上に金属を積層したり(以下、フルアディティブという)してマスクを形成した後、突起部４bを接着、または接合することにより形成することもできるが、複合構造にすると破損等、耐久性が低下するおそれがあるので一体構造である方が好ましい。
【００３０】
さらに一体構造で突起部４bを有するマスク４としては、突起部４bの厚みを含めたマスクを製作した後、突起部４bを残すようにして所望のマスク厚までエッチングする方法や、フルアディティブで製作する際にベースプレートにあらかじめ突起部４bに対応した凹部をエッチングや機械加工で形成しておき、そのベースプレート上に金属を積層する方法等により形成することができる。
【００３１】
次に、前記構成のマスク４を用いた前記クリーム半田印刷装置による実装方法を説明する。
【００３２】
まず、前記構成の基板１とマスク４を位置決めして重ね合わせ、スキージ６をマスク４上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、クリーム半田５をマスク４の開ロ部４aに充填させた後、基板１をマスク４から版離れさせることにより、マスク４を介して基板１上にクリーム半田５を印刷塗布する。
【００３３】
この際、ランド２とマスク４の開口部４aの位置ずれのために隙間Ｘが発生し、クリーム半田５をスキージ６で開口部４aに充填する時にクリーム半田５が流出することがあっても突起部４bで止まるため、図１(b)に示すように隣接するランド２の端部に接触することなく、クリーム半田５が印刷塗布される。
【００３４】
次に、装着用ノズルにより電子部品を吸着して図２(a)に示すように、電子部品のリード３は対応するランド２上に載置されるように装着され、この電子部品のリード３は、ランド２に印刷塗布されたクリーム半田５上に載せられて、その粘着力により保持され、次の工程に進む。
【００３５】
最後に熱風や赤外線ヒータ等の熱源により加熱して、前工程で印刷塗布を行ったクリーム半田５を溶融し、電子部品のリード３をランド２に半田接合する。この際、クリーム半田５が隣接するランド２の端部に接触していないので、クリーム半田５の印刷工程時に基板１とマスク４の位置合わせが多少ずれた場合でも、リフロー後に隣接するランド２，２間が半田で短絡するおそれがなく、確実に実装される。
【００３６】
なお、図５に示すように、マスク４の開口部４aとランド２とが略同一形状の場合には、クリーム半田の流出によるランドとの接触を確実に防止するため、マスク４の突起部４bは開口部４aと略同一の長さ寸法とし、その幅方向においては、隣接する開口部４a間の枠部４cの略中央部分に位置するようにするのが好ましい。
【００３７】
この図５のような場合には、左端部の開口部４aの左側には隣接する開口部４aが存在しないため、突起部４bは不要である。
【００３８】
また、図６に示すように、マスク40の開口部40aがランド20より小さい場合には、クリーム半田の流出によるランドとの接触を確実に防止するため、突起部40bは開口部40aと大略同一長さ寸法とするのが好ましい。また１つの開口部40aの両側に突起部40bを配置するのが好ましい。
【００３９】
以上の説明では、マスク４の開口部４aの寸法はランド２の寸法と同等程度あるいは若干小さい寸法の場合を説明したが、狭ピッチ化に伴って、図７に示すように、印刷工程時のクリーム半田のマスク400の開口部400aからの抜け性を向上させる目的でランド２の寸法よりもマスク開口寸法を広くしたパターンを千鳥状に配置して、印刷塗布を行う場合がある。
【００４０】
このような場合においても、突起部400bの長さ寸法は、クリーム半田の流出によるランドとの接触を確実に防止するため、隣接する開口部400aの長手方向の両端部間にわたって延在する程度の寸法を有するように形成すればよい。このようにすれば、前記と同様にマスク400の突起部400bにより隣接するランド２の端部に接触することなくクリーム半田５が印刷塗布されるので、リフロー後に隣接するランド間が半田で短絡することはなく確実に実装される。
【００４１】
また、各突起部４b，40b，400bの高さ(厚さ)ｈは、ランド２，20の高さ(厚さ)Ｈ以下とするのが好ましい(図１(ａ)参照)。より好ましくは、両者の差(Ｈ−ｈ)の値がクリーム半田５内に存在する金属の平均粒径以下となるようにするとよい。例えばＱＦＰ用のクリーム半田では平均金属粒径が30μmならば、前記差(Ｈ−ｈ)は30μm以下とする。
【００４２】
このようにするのは、突起部４b，40b，400bの高さがそのような値より小さい場合には、突起部４b，40b，400bと基板１の表面との間の隙間が大きくなり過ぎて、クリーム半田５の流出が防止できなくなるからである。また、隣接ランド２，２間で短絡を生じさせるクリーム半田５の流出を確実に防止するため、開口部４a，40a，400aの幅寸法をランド２，20の幅寸法以下とするのが好ましいとともに、突起部４b，40b，400bを、その幅方向において隣接する開口部４a，40a，400aの枠部４c，40c，400cの略中央部分に位置させ、かつ、突起部４b，40b，400bの両側の枠部４c，40c，400cのいずれか一方が必ず前記ランド２，20に接触するようにするのが好ましい。これは突起部４b，40b，400bを枠部４c，40c，400cの略中央部分に配置することにより、マスク４，40，400が幅方向いずれの側に位置ずれしても対応できるようにするためである。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半田印刷に用いられるマスクおよび半田印刷装置によれば、ソルダーレジストがランド間に形成されていない基板とマスクの位置合わせ時にランドと開口部の位置がずれて隙間が生じた場合や、ランド寸法よりも開口寸法を広くした場合でも、隣接する開口部間に突起部を配置したことにより、半田が隣接するランドの端部に接触することがないので、リフロー後に隣接するランド間が半田で短絡することはなく、狭ピッチの電子部品でも高品質な半田接合を確保することができる。
【００４４】
また、マスクにおける基板面側の突起部はマスク本体と一体構造であって強度が高いので、外的応力に対して強靭で、破損等に対して強く、耐久性があり、長期間使用することができるという効果がある。
【００４５】
また、先端部が円弧形状の突起部が隣接する開口部間における枠部の略中央部分の位置に形成され、さらに突起部の両側における枠部のいずれか一方がランドに接触するため、前記の位置ずれがマスクの幅方向のいずれ側に生じても対応することができるなどの実際上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】(a)および(b)は、それぞれ、本発明の一実施形態を説明するためのクリーム半田印刷塗布工程中の基板の縦断面図である。
【図２】(a)および(b)は、それぞれ、本発明の一実施形態を説明するための電子部品装着工程およびリフロー工程中の基板の縦断面図である。
【図３】本発明の半田印刷装置の全体を示す斜視図である。
【図４】図３の装置における要部の構成図である。
【図５】図１，図２におけるマスクの開口部(斜線部分)とランドの配置関係を示す拡大平面図である。
【図６】マスクの開口部(斜線部分)とランドの配置関係における他例を示す拡大平面図である。
【図７】マスクの開口部(斜線部分)とランドの配置関係のさらに他例を示す拡大平面図である。
【図８】(a)および(b)は、それぞれ一般的な電子部品の基板への実装状態を示す平面図および縦断面図である。
【図９】(a)および(b)は、それぞれ従来の電子部品実装方法におけるクリーム半田印刷塗布工程中の基板の縦断面図である。
【図１０】(a)および(b)は、それぞれ従来の電子部品実装方法における電子部品装着工程およびリフロー工程中の基板の縦断面図である。
【符号の説明】
１…基板、  ２…ランド、  ３…電子部品のリード、  ４，40，400…マスク、  ４a，40a，400a…開口部、  ４b，40b，400b…突起部、  ４c，40c，400c…枠部、  ５…クリーム半田、  ６…スキージ、  100…装置本体、  120…スキージヘッド、  121，122…スキージ、  Ｘ…隙間。
【図１】
0003629646.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003629646.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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