(57)【要約】【課題】  鉛フリーハンダを用いても良好なフィレット形状が得られ、はんだ接続不良を防止する実装基板の製造方法を提供する。【解決手段】  メタルマスク（６）の開口部を、その開口部を分割して成る複数の小開口部として形成し、印刷工程において、複数の小開口部のそれぞれの形状に対応した複数の分割クリームハンダ部をランド（２）上に形成し、電極（４）の最端辺の長さをＬとし、最端辺とランドの最端側の外縁を含む分割クリームハンダ部とが重なる部分の距離の合計をａとしたときに、電極載置工程において、電極（４）を分割クリームハンダ部に対して、ａ／Ｌ≧０．５となるよう載置することを特徴とする実装基板の製造方法である。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する実装部品を、
前記電極に対応した形状のランドを有するプリント基板上に実装して成る実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、
前記ランドと略同形状の開口部を有するメタルマスクを、前記ランドと前記開口部とが重なるように前記プリント基板上に載置するマスク載置工程と、
クリームハンダを、前記開口部を通して、前記ランド上に前記開口部と同形状のクリームハンダ部を形成するように印刷する印刷工程と、
前記ランド上に印刷された前記クリームハンダ部に前記電極を載置する電極載置工程と、
前記クリームハンダ部のクリームハンダを溶融して前記電極と前記ランド部とを前記クリームハンダを介して接合する接合工程と、を有する実装基板の製造方法において、
前記メタルマスクの前記開口部を、該開口部を分割して成る複数の小開口部として形成し、
前記印刷工程において、前記複数の小開口部のそれぞれの形状に対応した複数の分割クリームハンダ部を前記ランド上に形成し、
前記電極の最端辺の長さをＬとし、前記最端辺と前記ランドの最端側の外縁を含む前記分割クリームハンダ部とが重なる部分の距離の合計をａとしたときに、
前記電極載置工程において、前記電極を前記分割クリームハンダ部に対して、ａ／Ｌ≧０．５となるよう載置することを特徴とする実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランドを有するプリント基板に、電極を有する表面実装部品を、メタルマスクとクリームハンダとを用いて実装する実装基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板の部品実装面に導体パターンを形成し、その導体パターンの所定の位置に設けたランドに表面実装部品をハンダ付けする際、予めランドにクリームハンダを印刷しておくが、その印刷においてメタルマスクを用いるのは周知である。このメタルマスクはランドと略同形状の開口部が形成された薄い金属板である。
【０００３】
メタルマスクをプリント基板のランドに重ね合わせてそのメタルマスク上面にクリームハンダを供給し、そのクリームハンダをスキージングすることによって、メタルマスクの開口部を通してランドにクリームハンダが印刷される。そして、クリームハンダをランドに印刷した後、メタルマスクを取り外し、ランド上に印刷されたクリームハンダの上に表面実装部品を載置する。そして、プリント基板をリフロー等で加熱してクリームハンダを溶融し、表面実装部品の電極をプリント基板のランドに接合する。このような実装方法の一例として、特許文献１に記載されたクリームハンダの印刷方法がある。
【特許文献１】特開２００２−１８５１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ランドを有するプリント基板に、電極を有する電子部品を、メタルマスクとクリームハンダとを用いて実装する実装基板の製造方法において、メタルマスクの開口幅が大きい場合と小さい場合とにおける、スキージング後の開口部のクリームハンダの充填状態を図７に示す。
開口幅が大きい場合（図７(ａ)参照：例えば開口幅８ａ＝１．５ｍｍ）、クリームハンダ印刷機（図示せず）のスキージ７が、クリームハンダを開口部に充填するも、ランド中央部のクリームハンダをかき取ってしまい、ランド中央部のクリームハンダ厚みが薄くなり、ハンダ量がばらつく。その結果、ハンダの接続強度がばらつき、表面実装部品とプリント基板との十分な接続信頼性が得られない。
【０００５】
それを解決する対策の一例として（この一例が開口部が小さい場合である）、図８（ｂ）に示す。上述した図７（ａ）の開口部８ａを平面的に見た図８（ａ）のメタルマスクの開口部８０を、十字状のブリッジ８０ｅで分割して４つの小開口部８０ａ〜８０ｄとして形成する。クリームハンダはランドのこの４つの小開口部の形状に対応した形状の４つの部分としてランド上に印刷される。
この４つの小開口部８０ａ〜８０ｄを区分するブリッジ８０ｅによって図７(ｂ)に示すように、クリームハンダ印刷機のスキージがランド中央部のクリームハンダをかき取ってしまうことがなくなり、クリームハンダの厚さが均一になり、その結果、ハンダの接続強度がばらついて表面実装部品とプリント基板との充分な接続信頼性が得られないといった問題は解決される。特許文献１にも、このようにブリッジによる小開口部についての記載がされており、同様の効果が期待できる。
【０００６】
ところで、上述のように、１つのランドに対して４つの小開口部を形成したメタルマスクを使用し、クリームハンダを鉛を含む共晶ハンダとした場合は、ハンダの濡れ性が良いため、リフローによる溶融時にハンダが濡れ広がって、図８(ｃ)（左側の図）に示すように各ハンダ部８０ａ〜８０ｄが相互に繋がる。そして、ここに電子部品を接合した場合、図９（ａ）に示すように、部品接合部には良好な形状のフィレット８が形成される。ここで、良好なフィレット形状とは、フィレット８の断面における略三角形状がランド２の外縁２ａにまで達している形状をいう。
【０００７】
ところが、近年、環境負荷低減を目的として鉛フリー（無鉛）ハンダへの転化が進んでいる。そこで、この鉛フリークリームハンダを上述の４つの小開口部を有するメタルマスクを用いてランド上に印刷すると、鉛フリーハンダは共晶ハンダに比べて濡れ性が悪いため、リフローによる溶融時にハンダが濡れ広がらず、図８(ｃ)（右側の図）に示すようにハンダ部（３ａ〜３ｄ）が分割したまま相互に繋がらない。その結果、良好なフィレット形状が得られず、ハンダの接続信頼性は充分ではないものになる。
この鉛フリーハンダで形成される好ましくないフィレット形状を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、フィレット９がランド２の途中までしか形成されていないため、ハンダの接続強度が低く、表面実装部品とプリント基板との充分な接続信頼性が得られない。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、鉛フリーハンダを用いても良好なフィレット形状が得られ、プリント基板と表面実装部品との良好な接続信頼性を確保できるような実装基板の製造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】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、電極（４）を有する実装部品（５）を、前記電極（４）に対応した形状のランド（２）を有するプリント基板（１）上に実装して成る実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、前記ランド（２）と略同形状の開口部を有するメタルマスク（６）を、前記ランド（２）と前記開口部とが重なるように前記プリント基板（１）上に載置するマスク載置工程と、クリームハンダ（３）を、前記開口部を通して、前記ランド（２）上に前記開口部と同形状のクリームハンダ部を形成するように印刷する印刷工程と、前記ランド（２）上に印刷された前記クリームハンダ部に前記電極（４）を載置する電極載置工程と、前記クリームハンダ部のクリームハンダ（３）を溶融して前記電極（４）と前記ランド部とを前記クリームハンダ（３）を介して接合する接合工程と、を有する実装基板の製造方法において、前記メタルマスク（６）の前記開口部を、該開口部を分割して成る複数の小開口部として形成し、前記印刷工程において、前記複数の小開口部のそれぞれの形状に対応した複数の分割クリームハンダ部を前記ランド（２）上に形成し、前記電極（４）の最端辺の長さをＬとし、前記最端辺と前記ランドの最端側の外縁（２ａ）を含む前記分割クリームハンダ部とが重なる部分の距離の合計をａとしたときに、前記電極載置工程において、前記電極（４）を前記分割クリームハンダ部に対して、ａ／Ｌ≧０．５となるよう載置することを特徴とする実装基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鉛フリーハンダを用いても良好なフィレット形状が得られ、プリント基板と表面実装部品との良好な接続信頼性を確保できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例の位置合わせ工程におけるプリント基板のランドとクリームハンダと表面実装部品の電極との位置関係を説明する断面図であり、
図２は、本発明の実施例の位置合わせ工程における表面実装部品の電極とクリームハンダとの位置関係を説明する平面図であり、
図３は、本発明の実施例で用いる表面実装部品の一例を示す平面図であり、
図４は、本発明の実施例で用いるメタルマスクの図２におけるＢ及びＢ1部の開口部の平面図であり、
図５は、図２におけるＢ部の拡大平面図であり、
図６は、図４のメタルマスク開口部のその他の形状例である。
【実施例１】
【００１２】
以下に、電極を有する表面実装部品をランドを有するプリント基板に実装してなる実装基板の製造工程について、詳述する。
【００１３】
本実施例で使用したプリント基板１は、外形寸法が約１００ｍｍ角、厚さが約１ｍｍの両面プリント基板である。このプリント基板１の表面に設けられた一対のランド２の外形寸法はそれぞれ約１．５ｍｍ角であり、表面実装部品５の一対の電極４と対応した間隔で形成されている。一般にランドの外形寸法は表面実装部品の電極の外形寸法より、一回り大きく設計するが、本実施例でもそのようにしている。その表面実装部品の平面図を図３に示す。
この表面実装部品は、図３の外形寸法ｊが約５ｍｍの八角形のツバ部５ａを有した直径φが約４ｍｍの円筒形５ｂである。ツバ部５ａの一対の対角における先端部の底面には幅ｋ＝約１．２ｍｍの電極４がある。
【００１４】
クリームハンダをランドに印刷するためのメタルマスクの開口部の詳細を図４に示す。メタルマスクには表面実装部品５の一対の電極４に対応した間隔に１対の開口部Ｆ，Ｈが形成されている。開口部Ｆ，Ｈの外形寸法は約１．５ｍｍ角で、プリント基板のランドとほぼ同じ面積である。この開口部Ｆ，Ｈには、波形状のブリッジｈが形成され、２つの小開口部Ｄ，Ｅに分割されている。このブリッジの幅ｈｗは、０．１５ｍｍである。１対の小開口部はそれぞれのブリッジｈの山部ｉが向かい合うように配置されている。
クリームハンダはＳｎＡｇＣｕ系の鉛フリー（無鉛）ハンダを使用した。
【００１５】
次に、実施例として、プリント基板１に表面実装部品５を実装する実装基板の製造方法について詳述する。
（工程Ａ）
プリント基板１のランド２とメタルマスク６の開口部８ｂ，８ｃとを図示しない位置合わせ治具により図７（ｂ）に示すように、ランド２の外形と開口部の外形とが揃うように位置合わせする。
【００１６】
（工程Ｂ）
図示しない印刷機を用いて、メタルマスク６上にクリームハンダ３を供給し、スキージングによりクリームハンダ３をプリント基板１のランド２に印刷する。
クリームハンダ３の塗布量はメタルマスク６の開口面積と厚さに依存する。本実施例では、メタルマスク６は、厚さが０．１５ｍｍであり、上述したようにプリント基板１のランド２に対応する間隔で約１．５ｍｍ角の一対の開口部Ｆ，Ｈが形成されており、この開口部Ｆ，Ｈとランド２とを位置合わせする。開口部Ｆ，Ｈには上述したように波形状のブリッジｈが形成され、２つの小開口部Ｄ，Ｅに分割されている。クリームハンダ３はメタルマスク６のこの２つの小開口部Ｄ，Ｅと同じ形状の２つのクリームハンダ部としてランド上に形成される。
【００１７】
（工程Ｃ）図１，２参照
メタルマスクを取り外した後、プリント基板１のランド２の上に印刷されたクリームハンダ３に、電極４を有する表面実装部品５を図示しない位置合わせ治具により位置合わせして置く。この時、図２に示すように、山部ｉと、表面実装部品５の電極４とが一対の両方において必ず重なり合うように位置合わせする。
【００１８】
（工程Ｄ）
リフロー等により、クリームハンダ３を溶融させ、プリント基板１のランド２と表面実装部品５の電極４とを電気的及び機械的に接続させる。
以上の工程により、プリント基板に表面実装部品が実装される。
【００１９】
ところで、工程Ｃの位置合わせの際、図２の山部ｉと表面実装部品５の電極４とのＡ−Ａ１方向での位置関係において、上述したように図９（ｂ）に示す良好なフィレットが形成される条件がある。
図５に示すように、波形状のクリームハンダの山部ｉと表面実装部品の電極４との重なり部分の辺の長さをａ、電極の端辺の長さをＬとし、ａ／Ｌの値に対してａを数種変えて位置合わせし、接合を行った。そして、良好なフィレットが形成された場合を◎、良好でなかった場合を×、その中間の場合を△として、フィレットの形状を調査した。その結果を表１に示す。
【表１】
2006093187.tif 000003
この結果から、ａ／Ｌ≧０．５とすることで、良好なフィレット形状が得られることがわかった。
【００２０】
以上により、上述の実施例によれば、鉛フリーハンダを用いても良好なフィレット形状が得られ、プリント基板と表面実装部品との良好な接続信頼性を確保できる実装基板を製造することが可能である。
【００２１】
また、メタルマスクの開口部の別の分割形状例を、図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）は図２におけるＢ部の波形状を矩形状にしたものである。ここで、ｃ＝１．０ｍｍ，ｄ＝０．６ｍｍ，ｅ＝０．１５ｍｍ，ｆ＝１．５ｍｍとした。この形状の特徴は、向かい合う一対のランド方向へのランドに対する電極の位置ズレが生じても、幅ｃ寸法、すなわち上述の幅ａ寸法が変わらないという点である。
ここで、矩形の角部はＲにしてもよい。
【００２２】
図６（ｂ）は表面実装部品の電極の端辺に対し直角方向にメタルマスクにブリッジを形成したものである。ここで、ａ＝１．３５ｍｍ，ｅ＝０．１５ｍｍとした（ａ＝ｇ１＋ｇ２＋．．．＋ｇｎ，ｎ＝自然数）。この形状の特徴も、向かい合う一対のランド方向へのランドに対する電極の位置ズレが生じても幅ａ寸法が変わらない点である。
上述した実施例においては開口部を２分割したが、ａ／Ｌ≧０．５の関係を満足する接合が可能な３分割以上の複数分割をしてもよい。
本実施例では、図６（ａ），（ｂ）のメタルマスク形状においても、ａ／Ｌ≧
０．５とした接合により、良好なフィレット形状が得られ、プリント基板と表面実装部品との良好な接続信頼性を確保することができた。
【００２３】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例におけるプリント基板のランドとクリームハンダと表面実装部品の電極との位置関係を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における表面実装部品の電極とクリームハンダとの位置関係を示す平面図である。
【図３】実施例における表面実装部品の平面図である。
【図４】図２中のＢ及びＢ１部のメタルマスク開口部の平面図である。
【図５】図２中Ｂ部の拡大平面図である。
【図６】図４のメタルマスク開口部のその他の形状例である。
【図７】メタルマスクの外形寸法とクリームハンダの形状の関係を示す断面模式図である。
【図８】クリームハンダの濡れ広がり模式図である。
【図９】フィレット形状の断面模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プリント基板
２  ランド
３  クリームハンダ（溶融後のクリームハンダ）
４  電極
５  表面実装部品
５ａ  表面実装部品のツバ部
５ｂ  表面実装部品の本体部
６  メタルマスク
７  スキージ
８，９  フィレット
８０  メタルマスクの開口部
８０ａ〜８０ｄ  メタルマスクの小開口部
【図１】
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【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】
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【図９】
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