(57)【要約】【課題】半田接合強度が強く、信頼性が高い電子装置を提供することである。【解決手段】プリント基板に電子部品が搭載された電子装置の製造方法であって、プリント基板における円形状パッドの該円形よりも大きな楕円形状の開口を有するマスクを、該マスクの楕円形状開口が該プリント基板の円形状パッドに対応するよう配置するマスク配置工程と、前記マスク配置工程で配置されたマスクの開口を介して、前記プリント基板の円形状パッドの表面全域を食み出して覆うように半田ペーストを楕円形状に印刷する半田ペースト印刷工程と、前記半田ペースト印刷工程の後、前記プリント基板の円形状パッドに対応させて電子部品のパッドを配置し、加熱して半田付けを行う半田付け工程とを具備する。【選択図】図３
2011108707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に電子部品が搭載された電子装置の製造方法であって、
プリント基板における円形状パッドの該円形よりも大きな楕円形状の開口を有するマスクを、該マスクの楕円形状開口が該プリント基板の円形状パッドに対応するよう配置するマスク配置工程と、
前記マスク配置工程で配置されたマスクの開口を介して、前記プリント基板の円形状パッドの表面全域を食み出して覆うように半田ペーストを楕円形状に印刷する半田ペースト印刷工程と、
前記半田ペースト印刷工程の後、前記プリント基板の円形状パッドに対応させて電子部品のパッドを配置し、加熱して半田付けを行う半田付け工程
とを具備することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
マスクに構成されている開口は（長軸）／（短軸）が１．２〜２の楕円形状であることを特徴とする請求項１の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のはんだバンプが形成された電子部品と、一面側にて前記はんだバンプに対応した位置に形成された複数のパッド部を有するプリント回路基板とを備え、前記複数のはんだバンプと前記複数のパッド部の各々が、はんだペーストを介して前記はんだバンプを溶融させることにより接合されている電子部品の実装構造において、前記プリント回路基板は、内部配線層を前記一面に引き出すための複数個のビアホールを有し、前記複数個のパッド部の全てが、前記プリント回路基板の一面にて前記ビアホールと一致した位置に配置されており、前記プリント回路基板の一面には、前記複数個のパッド部の全てに被らないようにソルダレジストが形成されていることを特徴とする電子部品の実装構造が提案（特開２００１−３５８４４５号公報）されている。この特開２００１−３５８４４５号公報には、平面視で円形のパッド上に半田ペーストを印刷するに際して、前記パッドの直径寸法を一辺とする正方形の開口を有するメタルマスクを用いることが好ましい旨の開示が有る。すなわち、メタルマスクの開口がパッドと同じ円形の場合には、パッド周辺部に半田が印刷されない恐れが有ったからであると謳われている。印刷された半田の量にもバラツキが認められたからであるとも謳われている。
【０００３】
又、平面視円形の電極が複数設けられてなる配線基板の該各電極の配置に対応して形成された複数の開口を有する印刷用マスクを、該各開口が前記各電極上に位置するようにして前記配線基板上に重ね、その状態の下で該各開口の前記各電極上にハンダペーストを印刷し、印刷したハンダペーストを加熱溶融することでハンダバンプを形成する配線基板の製造方法において、前記印刷用マスクに、前記各開口を前記各電極上に位置するようにして前記配線基板上に重ねた際に該各開口が平面視において前記各電極上面のハンダバンプ形成面に外接する以上の大きさの正方形に形成されているとともに、該各開口の隣接するもの相互が、正方形の辺同士を平行に対向するように配置されて形成されたものを使用することを特徴とする配線基板の製造方法が提案（特開２００３−７７６３号公報）されている。そして、この配線基板の製造方法によれば、微小な電極間ピッチで配置された微小な電極のハンダバンプ形成面に、１回又は複数回の印刷、溶融でハンダバンプを形成するにあたり、電極相互間におけるハンダブリッジの発生を回避しつつ、１回の印刷、溶融で、多量のハンダを有するハンダバンプを形成できると謳われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５８４４５号公報
【特許文献２】特開２００３−７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特開２００１−３５８４４５号公報の技術は、パッド上に半田が適切に印刷できると謳われている。しかしながら、本発明者が特開２００１−３５８４４５号公報の技術を実施した場合、半田接続強度に問題の有ることが判って来た。
【０００６】
特開２００３−７７６３号公報の技術は、微小な電極間ピッチで配置された微小な電極のハンダバンプ形成面に、１回又は複数回の印刷、溶融でハンダバンプを形成するにあたり、電極相互間におけるハンダブリッジの発生を回避しつつ、１回の印刷、溶融で、多量のハンダを有するハンダバンプを形成できると謳われている。しかしながら、本発明者が特開２００３−７７６３号公報の技術を実施した場合も、やはり、半田接続強度に問題の有ることが判って来た。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する為の研究が、鋭意、行なわれた。その結果、特開２００１−３５８４４５号公報や特開２００３−７７６３号公報の技術が採用された場合でも認められた半田接続強度の問題は、半田ペーストの印刷に用いたマスクの開口形状に起因することが判って来た。すなわち、前記公報においては、マスクの開口形状を円形から四角形にしたものである。そして、特開２００１−３５８４４５号公報の記載に基づけば、マスクの開口部の形状がパッドの形状よりも多少大きくなり、印刷される半田量が適切なものになったからであろうと言うことが想定される。
【０００８】
しかしながら、半田量が多少多目になろうとも、半田接続強度に問題が起きているのは、本発明者は、違った現象に起因しているのではなかろうかと考えるに至った。そして、更なる検討が続行されて行った結果、印刷された半田ペーストにはフラックスが含まれており、このフラックスによって溶融半田にボイドが生じ、このボイドの存在によって半田接続強度が低下しているのであろうと考えるに至った。
【０００９】
そして、このボイドの問題を解決する為の検討が更に精力的に進められて行った結果、溶融半田の流動性を高めてやれば大きく改善されることが判って来た。
【００１０】
尚、流動性の改善は半田の成分調整でも可能であろうが、これは、現実には、厄介なことであった。
【００１１】
そこで、更なる検討が推し進められ、試行錯誤が繰り返された結果、印刷された半田ペーストの形状を楕円形状のものとすることで大きく改善されることが判って来た。
【００１２】
上記知見に基づいて本発明が達成されたものである。
【００１３】
すなわち、前記の課題は、
プリント基板に電子部品が搭載された電子装置の製造方法であって、
プリント基板における円形状パッドの該円形よりも大きな楕円形状の開口を有するマスクを、該マスクの楕円形状開口が該プリント基板の円形状パッドに対応するよう配置するマスク配置工程と、
前記マスク配置工程で配置されたマスクの開口を介して、前記プリント基板の円形状パッドの表面全域を食み出して覆うように半田ペーストを楕円形状に印刷する半田ペースト印刷工程と、
前記半田ペースト印刷工程の後、前記プリント基板の円形状パッドに対応させて電子部品のパッドを配置し、加熱して半田付けを行う半田付け工程
とを具備することを特徴とする電子装置の製造方法によって解決される。
【発明の効果】
【００１４】
半田接続強度に優れたものであり、信頼性の高い電子装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明で用いられるプリント基板の一部の平面図
【図２】本発明で用いられるマスクの一部の平面図
【図３】プリント基板のパッド上に半田ペーストが印刷された状態の一部の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は電子装置の製造方法である。例えば、底部に平面電極パッドが格子状に並べられたＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）の如きの電子部品がプリント基板に実装された電子装置の製造方法である。本発明は、プリント基板における円形状パッドの該円形よりも大きな楕円形状の開口を有するマスクを、該マスクの楕円形状開口が該プリント基板の円形状パッドに対応するよう配置するマスク配置工程を具備する。又、前記マスク配置工程で配置されたマスクの開口を介して、前記プリント基板の円形状パッドの表面全域を食み出して覆うように半田ペーストを楕円形状に印刷する半田ペースト印刷工程を具備する。又、前記半田ペースト印刷工程の後、前記プリント基板の円形状パッドに対応させて電子部品のパッドを配置し、加熱して半田付けを行う半田付け工程を具備する。前記マスクは、好ましくは、その開口が、（長軸）／（短軸）が１．２〜２の楕円形状のものである。本発明にあっては、プリント基板の円形状パッドから食み出して円形状パッド全域が覆われるように半田ペーストが印刷されている。従って、半田付け工程（加熱工程）で溶融した半田は、当初の形状が楕円形状であることから、即ち、円形に近いことから、パッド外の領域から円形状パッドの領域内に速やかに収斂（移動）するものであった。これに対して、印刷された半田が四角形の如きの角を有する形状の場合、この角に位置する溶融半田はそのままの状態を維持する力が大きく、円形状パッドの領域内に収斂（移動）し難くかった。すなわち、溶融半田の移動が緩慢なものであった。言うならば、溶融半田の移動が有るにしても、その移動速度はゆっくりしたものであり、恰も、準静的変化の如きのものであった。そして、本発明の場合には、溶融半田の移動速度が大きい為、溶融半田に加わる力がそれだけ大きく、即ち、溶融半田に内在のボイドを壊す力が大きく、ボイドが少ないものとなった。その結果、半田による接続強度に問題が少ないものであった。
【００１７】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
【００１８】
図１〜図３は、本発明になる電子装置の製造方法の一実施形態を示すものである。図１は、本発明で用いられるプリント基板の平面図である。図２は、本発明で用いられるマスクの平面図である。図３は、プリント基板のパッド上に半田ペーストが印刷された状態の平面図である。
【００１９】
各図中、１はＬＧＡの如きの電子部品が搭載されるプリント基板である。このプリント基板１には、所定の配線パターン（図示せず）が設けられている。２は、公知の手段で設けられた導体パッドである。このパッド２は、図１からも判る通り、円形である。
【００２０】
３は、スキージを用いて、プリント基板１のパッド２に半田ペーストを塗布（印刷）するに際して用いられるメタルマスクである。このメタルマスク３には、プリント基板１のパッド２のパターンと同様なパターンで以って開口４が形成されている。すなわち、メタルマスク３上に半田ペーストを載せ、この半田ペーストをスキージで処理することで、半田ペーストは、図３に示される通り、パッド２上に塗布（印刷）される。
【００２１】
ところで、開口４の大きさ（面積）はパッド２の大きさ（面積）より大きい。すなわち、メタルマスク３をプリント基板１上に載置した場合、プリント基板１のパッド２全域は開口４から露出するように開口４は構成されている。そして、円形に形成されたパッド２に対して、開口４は楕円形状に形成されている。特に、長軸／短軸が１．２〜２の楕円形状に形成されている。ここで、長軸／短軸≒１であると、この形は、実質、円であり、本発明の目的が達成され難い。すなわち、塗布された半田の加熱溶融時に溶融半田の動きが殆ど認められず、ボイドの解消と言う本発明の目的が達成され難かった。従って、長軸／短軸が１．２以上の楕円形状が好ましいものであった。長軸／短軸が大きな値の楕円形状の場合には、今度は、逆に、パッド２から遠くの位置にまで半田ペーストが塗布されていることである。このような場合には、遠くに位置する半田がパッド２上に収斂し難いものであった。そして、隣接するパッド上に設けられた半田同士が連結してしまうものであった。このような事から、長軸／短軸が１．２〜２の楕円形状が好ましいものであった。
【００２２】
さて、図２に示されるメタルマスク３を用いて図１に示されるプリント基板１に半田ペーストが印刷された。この状態が図３に示される。すなわち、印刷された半田ペースト５は、図３からも判る通り、円形のパッド２の全域を覆っている。すなわち、円形のパッド２は、楕円形状の半田ペースト５中に、恰も、埋もれたかのようになっている。
【００２３】
上記のように半田ペースト５が印刷された図３に示されるプリント基板１上に電子部品（ＬＧＡ）が配置され、そしてリフロー炉で半田付けが実行される。この時、楕円形状に印刷された半田は溶融する。この溶融した半田は、円形のパッド２より外側に拡がった楕円形状のままである。そして、放冷によって固化するに際して、円形のパッド２より外側に拡がっていた楕円形状の溶融半田は、表面張力の作用により、円形のパッド２の領域内にスムーズに引き込まれるようになる。この時、溶融半田には応力が作用するので、溶融半田の内部に生じていたボイドが効果的に破壊されるようになり、ボイドは効果的に消滅する。従って、半田には内部欠陥が少ないものとなるから、接合強度は高い。
【００２４】
これに対して、メタルマスクの開口が、特開２００１−３５８４４５号公報や特開２００３−７７６３号公報の如きの正方形の場合、この正方形の角部の位置に対応した位置に存在する半田は、その位置から円形のパッド領域内に引き込まれ難いものであった。そして、半田が流動し難いが為にボイドが残っており、本発明の如きの楕円形状の場合に比べて、接合強度が低いものであった。
【００２５】
ところで、特開２００４−５５８２７号公報には、パッド全域を覆うように半田ペーストを印刷するのでは無く、一部の半田ペーストはパッド上に印刷されるものの、一部（残部）の半田ペーストはパッド上に印刷されないものとし、このようなパターンで印刷された半田で以って半田付けした場合、半田溶融時に半田の流動性によって、ボイドが除去される旨の開示が有る。すなわち、この方法によれば、ハンダペーストをパッド表面全体に印刷しないので、リフロー時にハンダペーストがパッド全面に広がるように流動し、ハンダペースト内に閉じこめられていた空気がそのハンダペーストの流動と共に外部に吐き出され、ピンの基端部とパッドとを接合するハンダ層内にボイドが発生するのを抑制できると謳われている。尚、半田ペーストの形状が、本発明と同じく、楕円形状の場合も開示されている。そこで、本発明者は、特開２００４−５５８２７号公報に開示の技術を実施してみた。すなわち、一部の半田ペーストをパッド上に印刷し、かつ、残部（一部）の半田ペーストを非パッド上に印刷した。勿論、前記一部の半田ペーストと前記残部の半田ペーストは互いに繋がっている。しかしながら、このようなパターンで印刷された半田で以って、ＬＧＡを半田付けした場合、ＬＧＡの半田接続強度に問題が残されていた。すなわち、本発明が奏するような半田接続強度は得られなかった。その理由として、本発明者は、次のようなことを考えている。本発明と特開２００４−５５８２７号公報に開示の技術との大きな相違点は、印刷された半田ペーストがパッドの全域を覆ったものとなっているか否かである。この相違点によって半田接続強度に大きな差異が生じたと言うことは、印刷された半田ペーストの形状が楕円形状であると言うことのみでは、半田接続強度の大きな向上には繋がらず、パッド全域を半田が覆っていることが大きな前提であることを示唆している。
【符号の説明】
【００２６】
１      プリント基板
２      円形状のパッド
３      メタルマスク
４      楕円形状の開口
５      印刷された半田ペースト
【図１】
2011108707.tif 000003
【図２】
2011108707.tif 000004
【図３】
2011108707.tif 000005