(57)【要約】【課題】配線基板表面の窪みの底面にはんだペースト塗布部位を高精度で規定できるメタルマスクおよびそれを用いたはんだペースト塗布方法を提供する。【解決手段】配線基板表面にはんだペーストを塗布する際にはんだペースト塗布部位を規定するメタルマスクであって、配線基板表面の窪みの底面のはんだペースト塗布部位を規定するマスク領域が、該窪みに嵌合する段差部として形成されていることを特徴とする。このメタルマスクを用い、吹き付けによりはんだペーストを配線基板表面に塗布する方法。【選択図】図１
2008117835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板表面にはんだペーストを塗布する際にはんだペースト塗布部位を規定するメタルマスクであって、
配線基板表面の窪みの底面のはんだペースト塗布部位を規定するマスク領域が、該窪みに嵌合する段差部として形成されていることを特徴とするメタルマスク。
【請求項２】
請求項１記載のメタルマスクを用い、吹き付けによりはんだペーストを配線基板表面に塗布することを特徴とするはんだペーストの塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板表面にはんだペーストを塗布する際にはんだペーストの塗布部位を規定するメタルマスクおよびそれを用いてはんだペーストを塗布する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話で代表される携帯用などの小型電子機器は、多機能化および高性能化と共に一層の小型化が求められており、これに対応するために、電子回路を構成する半導体パッケージは限られた容積に収容可能なように薄型化が進められている。半導体パッケージの厚さは、パッケージを構成する配線基板の厚さと搭載する部品の高さとの合計で実質的に決まる。しかし、配線基板の厚さも部品の高さも現状以上の低減は容易ではないし、限界がある。
【０００３】
そこで、更に半導体パッケージの薄型化を進める方法として、配線基板に窪みを設け、最も高さのある電子部品をこの窪み内に搭載することで、実質的な合計高さを低減することが考えられる。
【０００４】
その際、薄型パッケージに特有の問題が生ずる。すなわち、薄型パッケージでは当然のことながら、配線基板と搭載部品との接続は省スペースと電気特性向上のためワイヤボンディングではなくフリップチップ接合により行なうので、窪み内に搭載した部品の接続は窪みの底面に設けた配線基板側の接続端子とのフリップチップ接合により行なう。したがって、配線基板の窪みの底面にはフリップチップ接続用の端子としてのはんだバンプを形成する必要がある。
【０００５】
ここで想定される配線基板の窪み深さは、例えば半導体パッケージの設計厚さが１．４ｍｍの場合、用いる配線基板の厚さは汎用例では０．８ｍｍ（８００μｍ）程度であり、実効性のある高さ低減を確保するために配線基板厚さの半分の深さの窪みを形成するとすれば窪み深さは４００μｍ程度である。一般に、窪み深さは数百μｍ程度になると想定される。
【０００６】
一般に、配線基板上のはんだバンプの形成は、はんだ付与部位を規定するメタルマスクを用い、スクリーン印刷によりはんだペーストを塗布することにより行なっている。しかしこの方法では、はんだペーストの塗布対象である配線基板の表面は平坦であることが前提となっており、上述のように配線基板に窪みを設けた場合、メタルマスクと窪みの底面との間には窪みの深さに対応する空間ができるため、窪み底面にはんだペーストが届かず塗布できないか、塗布できたとしても塗布位置や塗布部寸法の精度が低下してしまう。
【０００７】
窪み底面への塗布を確実に行なうために、スクリーン印刷の際にスキージによる押圧を強めることにより、メタルマスクを窪み底へ押し付けることも考えられるが、それによりメタルマスクの変形を生ずる虞が高いため実用的ではない。
【０００８】
このように窪みあるいは段差のある基板表面にはんだペーストを塗布する際の対策が提案されている。
【０００９】
特許文献１には、メタルマスクの下面にゴム等の弾性膜を設け、はんだバンプ形成用パッド周辺の凹凸をこの弾性膜に吸収させることにより、メタルマスクと配線基板とを密着させることが提案されている。しかし、弾性膜で吸収する「凹凸」はパッド厚さに起因するものであり深さ数μｍ〜数十μｍ程度であり、上述した数百μｍの窪み深さを吸収することはできない。
【００１０】
特許文献２には、既に部品や接続端子が設けられている配線基板上の空きスペースに、はんだペーストをスクリーン印刷するためのメタルマスクに、上記の部品や接続端子を跨ぐ形の凸部（下部は凹部）が形成することが記載されている。しかしこの凹部は、上方へ隆起した形状であるし、はんだペースト塗布部位以外の部位に設けるので、上述した配線基板の窪み底面のはんだペースト塗布部位を規定するためには用いることができない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１０８３４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、配線基板表面の窪みの底面にはんだペースト塗布部位を高精度で規定できるメタルマスクおよびそれを用いたはんだペースト塗布方法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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、配線基板表面にはんだペーストを塗布する際にはんだペースト塗布部位を規定するメタルマスクであって、
配線基板表面の窪みの底面のはんだペースト塗布部位を規定するマスク領域が、該窪みに嵌合する段差部として形成されていることを特徴とするメタルマスクを提供する。
【００１４】
本発明は、上記本発明のメタルマスクを用い、吹き付けによりはんだペーストを配線基板表面に塗布することを特徴とするはんだペーストの塗布方法をも提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のメタルマスクは、配線基板表面の窪みの底面のはんだペースト塗布部位を規定するマスク領域が、窪みに嵌合する段差部として形成されていることにより、窪み底面にはんだペースト塗布部位を高精度で規定することができる。
【００１６】
本発明のはんだペースト塗布方法は、本発明のメタルマスクを用いて吹き付け法によりはんだペーストを塗布することにより、配線基板の平坦面と窪み底面とに同時に高精度ではんだペーストを塗布することができ、スキージを用いた場合に想定されるメタルマスクの変形が発生することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照して、本発明の望ましい実施形態によるメタルマスクを用いて、本発明による吹き付けによりはんだペーストの塗布を行なう例を説明する。
【００１８】
メタルマスク１０は、配線基板２０の表面にはんだペースト３２を塗布する際にはんだペースト塗布部位３４Ａ、３４Ｂを規定する。すなわち、メタルマスク１０の開口１２がはんだペースト塗布部位３４Ａ、３４Ｂを規定する。
【００１９】
配線基板２０は、高さの大きい部品を搭載するための窪み２２が形成されている。配線基板２０の窪み２２の底面２４のはんだペースト塗布部位３４Ｂを規定するマスク領域１４が、メタルマスク１０全体の平坦面Ｆより一段下がった段差部１４として形成されている。段差部１４は配線基板２０の窪み２２に嵌合するような形状および寸法を有する。
【００２０】
本発明のメタルマスク１０は、従来の平坦なメタルマスクの成形工程に加えて、エッチング、プレス加工などにより段差１４の成形を行うことにより作製できる。
【００２１】
図１には、メタルマスク１０と配線基板２０とを位置合わせして、メタルマスク１０の段差部１４を配線基板２０の窪み２２に嵌合させた状態を示している。
【００２２】
固定手段（図示せず）によりメタルマスク１０を配線基板２０に対して図示の位置に固定し、図１中に多数の平行な矢印３０で示したようにメタルマスク１０の上方からはんだペーストを吹き付けて、開口１２で規定された塗布部位３４Ａ，３４Ｂにはんだペースト３２を塗布する。その際、配線基板２０の窪み２２の底面２４の塗布部位３４Ｂは、窪み２２以外の配線基板２０表面の塗布部位３４Ａと同様に、メタルマスク１０と密着した状態に維持されるので、正確な位置および寸法ではんだペースト３２を塗布することができる。
【００２３】
本発明のメタルマスクは特に寸法を限定する必要はないが、一般的には厚さ８０〜１５０μｍ程度である。対象とする配線基板の厚さも特に限定する必要はないが、一般的には厚さ０．３ｍｍ（３００μｍ）〜１ｍｍ（１０００μｍ）程度である。搭載する部品の高さは典型的には１ｍｍ前後であり、公差±０．０５ｍｍ程度である。
【００２４】
一つの典型例としては、半導体パッケージの設計厚さ１．４ｍｍの場合、配線基板厚さ０．８ｍｍ（８００μｍ）で窪み深さ０．４ｍｍ（４００μｍ）とすると、これに高さ１ｍｍの部品を搭載することにより配線基板裏面から部品頂面までの合計高さが１．４ｍｍとなり、上記半導体パッケージ設計厚さをクリアできる。
【００２５】
なお、図では、メタルマスク１０、配線基板２０、はんだペースト３２を相互に明示するために、メタルマスク１０と配線基板２０との間に空間をあけて表示したが、実際には図のように広い空間は存在せず両者は実質的に密着した状態に固定される。
【００２６】
本発明の効果をより具体的に説明するために、図２に、本発明を適用しない比較例を示す。
【００２７】
比較例（１）は、従来の平坦なメタルマスク１５を用いてスクリーン印刷を行なった場合を示しており、配線基板２０の窪み２２の底面２４にはんだペースト３２を塗布することができている。しかし、それには窪み２２の位置で不可避的にメタルマスク１５の撓みが伴っており、開口１２で規定された塗布部位に対して位置ずれが起きている。
【００２８】
比較例（２）は、従来の平坦なメタルマスク１５を用いて本発明のように吹き付けを行なった場合を示しており、配線基板２０の窪み２２の底面２４にはんだペースト３２を塗布することができている。しかし、メタルマスク１５と窪み２２の底面２４との間に間隔が空いているため、開口１２で規定された塗布部位に対して寸法広がりが起きている。
【００２９】
比較例（３）は、従来の平坦なメタルマスク１５を用いてスキージにより塗布を行なった場合を示しており、配線基板２０の窪み２２の底面２４にはんだペースト３２を塗布することができている。しかし、窪み２２の位置でスキージによりメタルマスク１５の変形が起きてしまう。
【００３０】
本発明の段差付きメタルマスクを用い且つ吹き付けによってはんだペーストを塗布することにより、メタルマスクの変形を起こすことなく、正確な位置および寸法で配線基板の窪み底面にはんだペーストを塗布することができる。
【００３１】
図３には、本発明の望ましい実施形態によるメタルマスクの一例を示す。
【００３２】
メタルマスク１６は図１のメタルマスク１０と基本的に同一の構造であるが、周縁部に位置合わせ用のピン１８を備えている点のみが異なる。配線基板２６は図１の配線基板２０と基本的に同一の構造であるが、周縁部に位置合わせ用のピンホール２８を備えている点のみが異なる。
【００３３】
メタルマスク１６のピン１８を配線基板２６のピンホール２８に挿入することで両者の位置合わせと固定を迅速かつ正確に行うことができる。更に、ピンホール２８を介してメタルマスク１６を吸引することで、メタルマスク１６と配線基板２６との密着性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、配線基板表面の窪みの底面にはんだペースト塗布部位を高精度で規定できるメタルマスクおよびそれを用いたはんだペースト塗布方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の望ましい一実施形態による段差付きメタルマスクを用いて吹き付けによりはんだペーストを塗布する状況を示す断面図である。
【図２】本発明を適用せず、従来の平坦なメタルマスクを用いて種々の塗布方法を行なった場合を示す断面図である。
【図３】本発明の望ましい他の実施形態により位置決め用ピンを備えたメタルマスクと位置決め用ピンホールを備えた配線基板とを組み合わせた例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１６    メタルマスク
１２    開口
１４    段差部
１８    位置合わせ用ピン
２０、２６    配線基板
２２    窪み
２４    窪みの底面
２８    位置合わせ用ピンホール
３２    はんだペースト
３４Ａ、３４Ｂ    はんだペースト塗布部位
【図１】
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【図２】
2008117835.tif 000004
【図３】
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