(57)【要約】  【課題】  部品リフロー実装時に発生するボイドが部品下面に残留しないようにし、部品実装傾きによる部品実装不良を防止することができるクリーム半田印刷用メタルマスクと回路基板と半田供給方法とを提供することである。  【解決手段】  クリーム半田印刷用メタルマスク１０は、クリーム半田２２を回路基板の部品ランド上へ印刷するための開口部１２ａ、１２ｂを有し、部品ランド２１に対して２つの領域に分割されたクリーム半田２２ａ、２２ｂを供給する構成とする。一方、回路基板２０は、クリーム半田２２が印刷された部品ランド２１を備え、部品ランド２１に対してクリーム半田２２が２つの領域に分割されており、リフロー実装時に生じるボイドをクリーム半田２２ａ、２２ｂの間の空間２３を通じて抜く構成とする。【選択図】      図１
2006315183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーム半田を回路基板の部品ランド上へ印刷するための開口部を有するクリーム半田印刷用メタルマスクにおいて、
前記部品ランドに対して複数の領域に分割されたクリーム半田を供給し、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とするクリーム半田印刷用メタルマスク。
【請求項２】
部品ランド上にクリーム半田が印刷された回路基板において、
前記部品ランドに対してクリーム半田が複数の領域に分割されており、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とする回路基板。
【請求項３】
リフロー実装後は、前記空間がクリーム半田により埋まっていることを特徴とする請求項２記載の回路基板。
【請求項４】
クリーム半田を回路基板の部品ランド上へ供給する半田供給方法において、
前記部品ランドに対して複数の領域に分割されたクリーム半田を供給し、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とする半田供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上へ表面実装タイプの電気・電子部品を実装する際に用いるクリーム半田を印刷するためのクリーム半田印刷用メタルマスクと、部品ランド上にクリーム半田が印刷された回路基板と、クリーム半田を回路基板の部品ランド上へ供給する半田供給方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回路基板上へ表面実装タイプの電気・電子部品を実装する手法として、クリーム半田を用いたリフロー実装が用いられている。リフロー実装の工程には、メタルマスクを介してクリーム半田を回路基板へ印刷（塗布）する印刷（塗布）工程と、表面実装タイプの電気・電子部品を回路基板へ装着する装着工程と、回路基板をリフロー炉で加熱してクリーム半田を溶かして半田付けするリフロー工程とが含まれる。
【０００３】
特許文献１には、隣接した電極パターンにおける印刷不良を防止するため、クリーム半田を複数の領域に分けて微細ピッチ部に印刷する技術が開示されている。また特許文献２には、隣接する部品ランドにクリーム半田を千鳥状に印刷する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−７１６９６号公報
【特許文献２】特開平７−２６３８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、様々な組成のクリーム半田があり、その組成の違いによりリフロー実装時に発生するボイド（気泡）の抜けやすさも様々である。そのため、回路基板上の大きな部品ランドに、電池端子のような部品下面だけで回路基板上に実装される部品においては、クリーム半田の組成によってはリフロー実装時に部品下面にボイドが残留してしまい、それが原因で実装された部品が傾くなどの部品実装不良が発生する。
【０００５】
本発明は、部品リフロー実装時に発生するボイドが部品下面に残留しないようにし、部品実装傾きによる部品実装不良を防止することができるクリーム半田印刷用メタルマスクと回路基板と半田供給方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明のクリーム半田印刷用メタルマスクは、クリーム半田を回路基板の部品ランド上へ印刷するための開口部を有し、前記部品ランドに対して複数の領域に分割されたクリーム半田を供給し、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の回路基板は、クリーム半田が印刷された部品ランドを備え、前記部品ランドに対してクリーム半田が複数の領域に分割されており、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とするものである。
【０００８】
これらの構成によると、クリーム半田の間の空間を通じてボイドが抜けるので、ボイドが部品下面に残留しない。
【０００９】
なお、上記の回路基板において、リフロー実装後は、前記空間がクリーム半田により埋まっていることが望ましい。これにより、十分な導通と固定強度が得られる。
【００１０】
また本発明の半田供給方法は、クリーム半田を回路基板の部品ランド上へ供給する方法であって、前記部品ランドに対して複数の領域に分割されたクリーム半田を供給し、リフロー実装時に生じるボイドを複数に分割されたクリーム半田の間の空間を通じて抜くことを特徴とするものである。
【００１１】
この半田供給方法を実現するために、上記のメタルマスクが用いられ、この半田供給方法により、上記の回路基板が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品ランドに対してクリーム半田を複数の領域に分割することにより、部品リフロー実装時に発生するボイドが部品下面に残留しないようにし、部品実装傾きによる部品実装不良を防止することができる。その結果、歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１（ａ）は、メタルマスクの一例を示す斜視図、図１（ｂ）は、同メタルマスクを用いて回路基板の部品ランド上にクリーム半田を印刷した状態の斜視図である。メタルマスク１０はステンレス鋼等の適宜シート材から成形されているものであり、クリーム半田２２を回路基板２０の部品ランド２１上へ印刷するための開口部１２を有する。開口部１２は、メタルマスク１０を貫通しており、図１（ｂ）の３つの部品ランド２１に対応するように３組設けられている。そして開口部１２は、メタルマスクの一部である仕切り部１１によって開口部１２ａ、１２ｂの２つの領域に分割されている。開口部１２ａ、１２ｂは半円状であり、仕切り部１１が半円の弦を形成している。開口部１２の円形部分は図１（ｂ）に示す部品ランド２１の外周と合同な形状である。
【００１４】
回路基板２０上には、表面実装タイプの電気・電子部品をリフロー実装するための３つの円形の部品ランド２１が設けられている。例えば、図１（ｂ）に示すように、（株）ヨコオ製の電源用コネクタ（CSH-4113-2595H）が実装できる部品ランド２１とすることができる。
【００１５】
クリーム半田２２は、回路基板２０上にメタルマスク１０を密着させてメタルマスク１０上からスキージ（不図示）等を用いて開口部１２に供給されることで部品ランド２１上に印刷（塗布）される。このとき仕切り部１１は部品ランド２１に密着する。これにより、クリーム半田２２は、各部品ランド２１上に、開口部１２ａ、１２ｂと同形状で、メタルマスク１０と同厚みとなる２つの領域（クリーム半田２２ａ、２２ｂ）に分割されて印刷される。クリーム半田２２ａ、２２ｂ間には仕切り１１と同形状の空間部２３が形成される。
【００１６】
図２は図１（ｂ）の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態においては、クリーム半田２２の直径Ｌ（部品ランド２１の直径と同じ）を２．０ｍｍ、空間部２３の幅Ｍ（仕切り部１１の幅と同じ）を０．５ｍｍとした。このクリーム半田２２上に電気・電子部品（不図示）を装着し（装着工程）、回路基板２０をリフロー炉で加熱してクリーム半田２２を溶かして半田付けを行う（リフロー工程）。
【００１７】
装着工程において、電気・電子部品がクリーム半田２２上に装着された状態では、空間部２３が確保されている。この状態でリフロー工程に移り、クリーム半田２２が加熱されていくと、電気・電子部品と部品ランド２１との間にボイドが発生する。このボイドは、クリーム半田２２に含まれるフラックスのガスであったり、酸化膜除去時に発生するガスであったり、電気・電子部品の電極から発生するガスであったり、回路基板２０から発生するガスであったりする。ここで、リフロー工程で発生したボイドは、図２の矢印Ｂ、Ｃで示すように、空間部２３を通じて外部へ抜けるので、電気・電子部品の下面、つまり電気・電子部品と部品ランド２１との間にボイドがない状態となる。そして、クリーム半田２２が溶け、電気・電子部品に押されてクリーム半田２２ａ、２２ｂが広がって繋がる。これによって空間部２３がクリーム半田２２で埋められることになり、十分な導通と固定強度が得られる。
【００１８】
クリーム半田２２ａ、２２ｂは溶けて均一に広がるので、リフロー実装時に電気・電子部品が傾くことがない。従って、部品実装傾きによる部品実装不良がなくなり、歩留まりが向上する。
【００１９】
上記実施形態では、各部品ランド２１に対して２つの領域に分割された開口部１２ａ、１２ｂを有したメタルマスク１０を用いたが、開口部１２の分割数や形状には特に限定はなく、３つ以上の領域に分割されていてもよい。例えば、開口部１２を４つの領域に分割することもできる。図４（ａ）は、４つの領域に分割された開口部を有するメタルマスクの一例を示す平面図、図４（ｂ）は、同メタルマスクを用いて回路基板の部品ランド上にクリーム半田を印刷した状態の平面図である。
【００２０】
メタルマスク１０は、３つの部品ランド２１に対応するように３組の開口部１２を有している。そして開口部１２は、メタルマスク１０の一部である十字に交差した仕切り部１１ａ、１１ｂによって４つの領域（開口部１２ｃ〜１２ｆ）に分割されている。開口部１２ｃ〜１２ｆは中心角９０°の扇形であり、仕切り部１１ａ、１１ｂが扇形の直線部分を形成している。開口部１２ｃ〜１２ｆの円形部分は部品ランド２１の外周と合同な形状である。
【００２１】
一方、部品ランド２１上に印刷されたクリーム半田２２は十字に仕切られた４つの領域（クリーム半田２２ｃ〜２２ｆ）に分割されて形成される。クリーム半田２２ｃ〜２２ｆ間には仕切り１１ａ、１１ｂと同形状の空間部２３ａ、２３ｂが形成される。
【００２２】
この回路基板２０のリフロー工程で発生したボイドは、図４（ｂ）の矢印Ｄ〜Ｇで示すように、空間部２３ａ、２３ｂを通じて外部へ抜けるので、電気・電子部品と部品ランド２１との間にボイドがない状態となる。空間部２３ａ、２３ｂの両方からボイドが抜けるので上記の実施形態のように空間部２３のみの場合よりも抜けやすくなる。そして、クリーム半田２２が溶け、電気・電子部品に押されてクリーム半田２２ａ、２２ｂが広がって繋がる。これによって空間部２３ａ、２３ｂがクリーム半田２２で埋められることになる。クリーム半田２２ｃ〜２２ｆは溶けて均一に広がるので、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
なお、クリーム半田２２の直径（部品ランド２１の直径と同じ）は上記の実施形態と同様のＬ＝２．０ｍｍとし、空間部２３ａ、２３ｂの幅Ｎは空間部２３の幅Ｍ（＝０．５ｍｍ）よりも狭くする。幅Ｎを幅Ｍよりも狭くすることで、クリーム半田２２ｃ〜２２ｆが溶けて広がった際にクリーム半田２２の量が不足して空間部２３ａ、２３ｂが埋まらないことを防止できる。
【００２４】
本発明のように、複数に分割されたクリーム半田の間に空間部を設けた場合、１つの部品ランド２１に印刷されるクリーム半田２２は、空間部を埋めるだけの量が必要となる。つまり、開口部１２の面積とメタルマスク１０の厚みとを適正に設計することで、クリーム半田２２の供給量を制御する。ここで、空間部の面積（仕切り部の面積）ができるだけ大きい程、リフロー工程で発生するボイドの抜けが良くなる。しかし、必要量のクリーム半田２２を印刷するにはメタルマスク１０の厚みを厚くしなければならず、印刷ムラが発生しやすくなる。従って、クリーム半田２２が印刷可能な範囲内で、空間部全体の面積ができるだけ大きくなるように設計することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のクリーム半田印刷用メタルマスクは、回路基板上へ表面実装タイプの電気・電子部品を実装する手法で用いられ、リフロー実装された回路基板は部品実装不良の少ない基板として、様々な電気・電子機器に搭載され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、メタルマスクの一例を示す斜視図、（ｂ）は、同メタルマスクを用いて回路基板の部品ランド上にクリーム半田を印刷した状態の斜視図である。
【図２】図１（ｂ）の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（ａ）は、４つの領域に分割された開口部を有するメタルマスクの一例を示す平面図、（ｂ）は、同メタルマスクを用いて回路基板の部品ランド上にクリーム半田を印刷した状態の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    メタルマスク
１１    仕切り部
１２、１２ａ〜１２ｆ    開口部
２０    回路基板
２１    部品ランド
２２、２２ａ〜２２ｆ    クリーム半田
２３    空間部
【図１】
2006315183.tif 000003
【図２】
2006315183.tif 000004
【図３】
2006315183.tif 000005
【図４】
2006315183.tif 000006