(57)【要約】【課題】プリント配線板１のはんだ付け不良をなくして信頼性を高め、ブリッジの発生を抑えて高密度化を可能とするソルダペースト印刷塗布用スクリーンマスク及びそのスクリーンマスクによって円形ランド３にソルダペースト５を印刷塗布したプリント配線板１を提供する。【解決手段】スクリーンマスク２の開口部２Ａを略多角形形状とし、この略多角形形状を、プリント配線板１上の円形ランド３の直径がこの略多角形形状の内接円の直径を越えかつ外接円の直径未満となるように形成する。また、前記ソルダペースト５を、その外形の一部が円形ランド３内に境界Ｐ１〜Ｐ８を成し、この境界Ｐ１〜Ｐ８が、互いに離れて円形ランドの外周に連結する３つ以上の略直線状の弦となるように円形ランド３に印刷塗布する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品の電極と接合するためにプリント配線板に形成された円形ランド上に、ソルダペーストを所定のパターンで印刷塗布可能とするように開口した開口部を有するスクリーンマスクにおいて、
前記開口部を略多角形形状とし、
前記略多角形形状を、前記円形ランドの直径が前記略多角形形状の内接円の直径を越えかつ外接円の直径未満となるように形成したことを特徴とするスクリーンマスク。
【請求項２】
実装部品の電極と接合する円形ランドを表面に有し、
前記円形ランド上にソルダペーストが印刷塗布されたプリント配線板において、
前記ソルダペーストを、その外形の一部が前記円形ランド内に境界を成し、前記境界が、互いに離れて前記円形ランドの外周に連結する３つ以上の略直線状の弦となるように印刷塗布したことを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板上のランドにソルダペーストを印刷塗布するためのスクリーンマスク及びそのスクリーンマスクによってランドにソルダペーストを印刷塗布したプリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント配線板への表面実装型部品の実装は、次のように行われていた。
すなわち、プリント配線板上に設けたランドにソルダペーストをあらかじめ塗布してその上に電子部品を載置する。そしてリフロー炉で過熱することでこのソルダペーストを溶融して接合するというものである。
【０００３】
この実装工程における、ソルダペーストをランドに塗布する方法としてはステンシル法が一般的に用いられる。
ステンシル法とは、ランドの形状とその配置とに対応した開口部を有するスクリーンマスクをプリント配線板上に載置して、スキージによりソルダペーストを塗布する方法である。そして、通常、塗布するランドの形状と開口部形状とが同一形状となるようにマスクは形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ランドが円形であって、そのランド周囲がソルダレジストで被覆されていないプリント配線板においては、開口部をこのランドと同一形状で形成したスクリーンマスクを用いてソルダペーストを塗布する場合に、ランドに対するスクリーンの位置が僅かでもずれると、ランドに塗布されるソルダペーストの量にばらつきが生じてはんだ付け不良が発生し易くなるという問題があった。
これについて図９〜図１１を用いて説明する。
【０００５】
図９（ａ）は、プリント配線板１０１にスクリーンマスク１０２を載置した状態を示す断面図である。
また、図９（ｂ）は、プリント配線板１０１上に設けたランド１０３とスクリーンマスク１０２の開口部１０２Ａとの位置関係を説明するための概略平面図である。（図９（ａ）は図９（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。）
図１０は、図９（ａ）に示したプリント配線板１０１を矢印方向に下降させてスクリーンマスク１０２を離す状態を示した断面図である。
図１１（ａ）は、スクリーンマスク１０２を離した後のソルダペースト１０５の塗布状態を示す断面図であり、図１１（ｂ）はその概略平面図である。（図１１（ａ）は図１１（ｂ）のＣ１−Ｃ１断面図である。）
【０００６】
図９は、例えば塗布装置あるいはプリント配線板の寸法ばらつきにより、スクリーンマスク１０２がランド１０３に対して図の右方向にｄだけずれて載置された状態を示している。
ランド１０３の外側には、所定の間隔を隔ててソルダレジスト１０６塗布されている。
例えば、ランド１０３の直径が０．３ｍｍの場合、ソルダレジスト１０６は、直径約０．３５ｍｍの円の外側に塗布される。
【０００７】
この状態でプリント配線板１０１を矢印方向に下降させると、ソルダペースト１０５は、自重及びソルダペースト１０５に含有するフラックスとランド１０３との粘着力によってランド１０３に吸引された状態となる。
そのため、スクリーンマスク１０２は僅かにしなり、ランド１０３の端部がソルダペースト１０５と接している境界線部ｂには応力が集中してクラック１０４が発生する（図１０参照）。
【０００８】
さらにプリント配線板１０１を下降させてスクリーンマスク１０２を離すと、そのクラック１０４が進展してソルダペースト１０５が分断される（図１１参照）。
このとき、開口部１０２Ａは円形であるので、例えばランド１０３とソルダレジスト１０６との径差の半分以下の僅かな量のずれｄであっても、この境界線部ｂの長さは円周の約半分に及ぶ。
【０００９】
従って、ランド１０３に塗布されるソルダペースト１０５の量は、クラック１０４の発生の状況と進展の状況とに非常に大きく依存する。
そのため、この塗布されるソルダペースト１０５の量は定常的なものではなく、極めてばらつきの大きいものになってしまう。
このばらつきは、ランド１０３が小さくなるほど顕著であり、プリント配線板１０１の高密度化の妨げになっていた。
【００１０】
また、スクリーンマスク１０２の厚さを薄くして開口部１０２Ａに充填されるソルダペースト１０５の量を減らすことで、これとスクリーンマスク１０２との密着力を下げ、クラックの発生を抑えることがある程度可能である。
しかしながら、この場合、ランド１０３に塗布されるソルダペースト１０５の量が極めて少なくなることから、はんだ付け強度が不足して接続信頼性が低下するという不具合があった。
【００１１】
一方、スクリーンマスクが円形ランドと同一の円形形状なので、水平または垂直方向に隣接するランド１０３間にソルダペースト１０５によるブリッジが形成されやすい。そのため、ランド１０３の狭ピッチ化が困難であり、プリント配線板１０１の高密度化の妨げになっていた。
【００１２】
このように、従来のスクリーンマスク１０２を用いてソルダペースト１０５をランド１０３に塗布したプリント配線板１０１は、部品実装においてはんだ付け不良が多発して信頼性が低く、ブリッジが発生し易く高密度化が困難であるという問題があった。
【００１３】
そこで本発明が解決しようとする課題は、はんだ付け不良をなくして信頼性を高め、ブリッジの発生を抑えて高密度化を可能とするスクリーンマスク及びそのスクリーンマスクによってランドにソルダペーストを印刷塗布されたプリント配線板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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構成を有する。
即ち、請求項１は、実装部品の電極と接合するためにプリント配線板１に形成された円形ランド３上に、ソルダペースト５を所定のパターンで印刷塗布可能とするように開口した開口部２Ａを有するスクリーンマスク２において、
前記開口部２Ａを略多角形形状とし、
前記略多角形形状を、前記円形ランド３の直径が前記略多角形形状の内接円の直径を越えかつ外接円の直径未満となるように形成したことを特徴とするスクリーンマスクであり、
請求項２は、実装部品の電極と接合する円形ランド３を表面に有し、前記円形ランド３上にソルダペースト５が印刷塗布されたプリント配線板１において、前記ソルダペースト５を、その外形の一部が前記円形ランド３内に境界Ｐ１〜Ｐ８を成し、前記境界Ｐ１〜Ｐ８が、互いに離れて前記円形ランド３の外周に連結する３つ以上の略直線状の弦となるように印刷塗布したことを特徴とするプリント配線板である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図であり、
図２は、本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図であり、
図３は、本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例を示す断面図及び概略平面図であり、
図４は、本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図であり、
図５は、本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図であり、
図６は、本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例を説明する断面図及び概略平面図であり、
図７は、本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例の効果を説明する平面図であり、
図８は、本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の他の実施例を説明する平面図である。
【００１６】
まず、図１を用いて説明する。
図１（ａ）は、プリント配線板１にスクリーンマスク２を載置した状態を示す断面図である。
また、図１（ｂ）は、プリント配線板１上に設けたランド３とスクリーンマスク２の開口部２Ａとの位置関係を説明するための概略平面図である。（図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。）
【００１７】
プリント配線板１の表面には円形のランド３が形成されている。
ランド３の外側には、所定間隔を隔ててソルダレジスト６が塗布されている。
スクリーンマスク２には、略四角形の開口部２Ａが設けられ、この開口部２Ａにはランド３に塗布するソルダペースト５が充填されている。
この開口部２Ａは、その形状が、ランド３の直径が開口部２Ａの内接円径の直径を超えかつ外接円の直径未満となるように形成された略四角形である。
具体的一例としては、ランド３の直径を０．３ｍｍとし、所定の間隔０．０２５ｍｍ隔てて直径０．３５ｍｍの外側部分にソルダレジスト６が塗布されたプリント配線板と、開口部２Ａの一辺長を０．２８ｍｍにしたスクリーンマスク２とがある。もちろん、これらの寸法は限定されるものではない。
【００１８】
プリント配線板１を下降させてスクリーンマスク２を離す状態を図２に示す。（図中の矢印は下降方向である。）
ソルダペースト５は、その自重とソルダペースト５に含有するフラックスとランド３との粘着力とによりランド３に吸着されている。そのため、スクリーンマスクは僅かに反った状態になる。
この反りの反発力は、開口部２Ａとソルダペースト５との境界部に集中することで、ソルダペースト５はスクリーン２からその外形が乱れることなく量も安定して分離する
【００１９】
プリント配線板１からスクリーンマスク２を外した後の状態を図３に示す。図３（ａ）は、図３（ｂ）の断面Ａ１−Ａ１である。
上述した、ソルダペースト５のスクリーンマスク２からの安定した分離は、図３（ｂ）における、ランド３の範囲内に開口部２Ａの縁が含まれている境界部Ｐ１〜Ｐ４において同様に行われる。
このため、ランド３にはソルダペースト５が、図３（ｂ）の斑点部に示す広い範囲に十分な厚さで安定的に塗布される。
【００２０】
次に、このスクリーンマスク２が図の右方向に、ランド３とソルダレジスト６との間隙以下のずれ量ｄだけずれた場合について説明する。
図４（ｂ）は、円形のランド３に対するスクリーンマスク２の載置状態を示す概略平面図であり、図１（ｂ）に対して図の右方向にｄだけずれた状態を示している。このずれは、スクリーンマスク２の載置装置（図示せず）の載置精度のばらつき等を想定したものである。また、図４（ａ）は、図４（ｂ）における断面Ｂ−Ｂを示している。
【００２１】
このずれにより、開口部２Ａの４つの各縁２ａ〜２ｄの内、縁２ａについてはランド３内に含まれている部分の長さが短くなっているものの、その境界Ｐ５の部分はランド３内にある。
従って、各縁２ａ〜２ｄのいずれもが円形ランド内に含まれる境界となる部分Ｐ５〜Ｐ８を有しているので、ランドに塗布されるソルダペーストは広い範囲に十分な厚さ（換言すれば量を示す）で安定的に塗布される。
【００２２】
さらに、開口部２Ａの対角方向に着目するならば、縁２ａと縁２ｂとが成す頂角２ａｂは、ソルダレジスト６に接触している。そのため、自重とフラックスの粘着力とによりソルダペースト５はソルダレジスト６に吸着されて反りの応力が頂角２ａｂに集中し（図５においてはＥ２の部分）、この頂角２ａｂ付近においてもソルダペースト５はスクリーンマスク２から外形が乱れることなく安定して分離する（図６（ａ）参照）。
そして、ソルダペースト５の量も常に安定して塗布される。
【００２３】
この時、他の頂角、例えば縁２ｃと縁２ｄとが成す頂角２ｃｄ付近は、開口部２Ａがランド３内に含まれていないので、反りの応力がランド３とソルダペースト５との境界部Ｓに集中しクラック４が入る（図５参照）。
しかしながら、このクラック４が入る範囲は図６（ｂ）における極めて狭い範囲ｅである。従って、その影響は少なく、ランド３にはソルダペースト５が十分な量で安定的に印刷塗布される。
【００２４】
以上説明したように、開口部２Ａの縁２ａ〜２ｄが円形ランド３内に含まれていればよいが、プリント基板としての接続信頼性を維持するためにはソルダペーストの塗布面積は、少なくとも円形ランド３に内接する正方形の面積以上必要である。
従って、開口部２Ａの形状を、円形ランド３の直径がその開口部２Ａの内接円の直径を越えかつ外接円の直径未満となるように形成すればよい。
また、ランド３内に開口部２Ａの対向する縁が必ず一対含まれるようにすることで広い範囲に安定してソルダペースト５が塗布され、好ましい形態である。
【００２５】
次に、この実施例の形態にすることで、隣接ランドとのブリッジが形成されにくくまた、プリント配線板の高密度化が可能になるので図７により説明する。
図７において、隣接するランド３のピッチをｐとし、ランド３の半径をｒとすると、隣接するランド３の最短間隔はｐ−２ｒである。
また、スクリーンマスク２の開口部２Ａは一辺の長さＤの正方形である。
【００２６】
この構成において、ランド３上の斜線部にソルダペースト５が塗布される。
この実施例における、開口部２Ａの一辺の長さＤは、ランド３の直径２ｒ未満（２ｒ＞Ｄ）なので、隣接したランド３上に塗布されるソルダペーストはΔｒ×２の分だけ遠くなってブリッジが発生しにくくなる。
従って、開口部２Ａを小さくする一方でランドピッチも短くすれば、ブリッジの発生を抑制しつつプリント配線板１を高密度化することが可能となる。
【００２７】
さて、本発明の実施例は、上述した構成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下記のように変更が可能である。
【００２８】
例えば、スクリーンマスク２の開口部２Ａ形状は、種々の形状にすることができる。
図８（ａ）に示すように、ランド３の曲率より大きい曲率の円弧で形成してもよい。この場合、曲率はより大きく直線に近い方が好ましい。
また、三角形（図８（ｂ）参照）でも多角形でもよく、上下方向に隣接するランド３のピッチをより短くしたい場合には、その方向に幅を狭めた略多角形（図８（ｃ））としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば、スクリーンマスクの開口部形状を略多角形にすると共に、円形ランドの直径がその多角形形状の内接円の直径を超えかつ外接円の直径未満となるように形成したので、プリント基板のランドに塗布するソルダペーストの量が常に安定する。
そして、このスクリーンマスクを用いてソルダペーストを塗布したプリント基板は、はんだ付け不良がなく信頼性が高く、また、隣接するランド上のソルダペースト間の間隔が広がるのでブリッジの発生を抑えて高密度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図である。
【図２】本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図である。
【図３】本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例を示す断面図及び概略平面図である。
【図４】本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図である。
【図５】本発明のスクリーンマスクの実施例を用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図である。
【図６】本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例を説明する断面図及び概略平面図である。
【図７】本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の実施例の効果を説明する平面図である。
【図８】本発明のスクリーンマスク及びプリント配線板の他の実施例を説明する平面図である。
【図９】従来のスクリーンマスクを用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図及び概略平面図である。
【図１０】従来のスクリーンマスクを用いたプリント配線板の製作過程を説明する断面図である。
【図１１】従来のスクリーンマスク及びプリント配線板を示す断面図及び概略平面図である。
【符号の説明】
１　プリント配線板
２　スクリーンマスク
２ａ〜２ｄ　縁
２ａｂ　頂点
２Ａ　開口部
３　ランド
４　クラック
５　ソルダペースト
６　ソルダレジスト
Ｐ１〜Ｐ８　範囲
【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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【図１０】
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【図１１】
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