(57)【要約】【課題】複数の配線基板に対して、高価な装置を用いず簡便に位置合わせを行い、はんだペーストの印刷を行うこと。【解決手段】配線基板１２に対応する位置に凹部２を設けたメタルマスク１を用いてはんだペースト印刷を行う。このメタルマスク１は、配線基板１２に被せられるメタルマスク１の面に、配線基板１２を収容し配線基板１２の位置決めを行う凹部２が複数設けられている。また、凹部２に収容された配線基板１２のパッド１３に対応するメタルマスク１の位置に孔部３が貫通形成されている。このメタルマスク１を用いると、メタルマスク降下時にステージ１０上に設置された配線基板１２の位置ずれが矯正される。これにより、複数の配線基板に対して、簡便な方法で高い位置精度にてはんだペーストを印刷できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板にはんだペーストを印刷する工程で前記配線基板に被せられるメタルマスクにおいて、
前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面に、前記配線基板を収容し前記配線基板の位置決めを行う凹部が複数設けられ、
前記凹部に収容された前記配線基板のパッドに対応する前記メタルマスクの位置に孔部が貫通形成されている、
ことを特徴とするメタルマスク。
【請求項２】
前記凹部の深さが、前記配線基板の厚さと等しいことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク。
【請求項３】
前記凹部は、平坦な底面と、前記底面を囲み前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面に接続する側面とで形成され、
前記側面は、前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面から前記底面に至るにつれて、前記底面の面積を小さくする方向に傾斜する傾斜面で形成され、
前記底面は前記配線基板の輪郭と同じ寸法の輪郭で形成されていることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載のメタルマスク。
【請求項４】
前記傾斜面が前記底面に対してなす角度θは、０°＜θ≦９０°であり、好ましくは、３０°≦θ≦７０°であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のメタルマスク。
【請求項５】
前記メタルマスクは、前記配線基板に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、前記凹部は下面に形成され、前記下面から前記凹部の底面までの前記メタルマスクの厚さをＴとし、前記凹部の底面から前記上面までの前記メタルマスクの厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは同一の部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のメタルマスク。
【請求項６】
前記メタルマスクは、前記配線基板に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、前記凹部は下面に形成され、前記下面から前記凹部の底面までの前記メタルマスクの厚さをＴとし、前記凹部の底面から前記上面までの前記メタルマスクの厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは別部材であり、それら部材は接合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のメタルマスク。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のメタルマスクを用いて、はんだペーストを配線基板に印刷することを特徴とするはんだペーストの印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板にはんだペーストを印刷する際に使用するメタルマスクと、そのメタルマスクを用いたはんだペーストの印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線基板のパッドにはんだペーストを供給する工程において、スキージ走行によるはんだペースト印刷が行われている。はんだペースト印刷では、配線基板のパッドに対応する位置に孔部が設けられたメタルマスクと、このメタルマスク上を走行し、メタルマスクの孔部にはんだペーストを充填させるためのスキージが用いられる。
【０００３】
通常、はんだペーストの印刷には印刷装置を用いる。配線基板およびメタルマスクに設けられたアライメントマークにてカメラを用いて画像認識を行った後、アライメントマークに合わせて印刷ステージ等を微動させて位置合わせを行う。その後、スキージよってはんだペーストを印刷する。
【０００４】
一枚の配線基板にはんだペーストを印刷する場合、上記のようなカメラを用いた位置合わせにて高精度な印刷が可能である。しかしながら、複数の配線基板にはんだペーストを印刷する場合、配線基板同士の相対位置は様々であるため、一枚の配線基板と同様の方法では、全ての配線基板に対して位置合わせを行うことはできない。ある配線基板とメタルマスクとの位置合わせを、カメラを用いて行うと、他の配線基板とメタルマスクとは位置ずれが生じている虞がある。
【０００５】
これに対して、非特許文献１では、それぞれの配線基板に対して個別のステージを有し、カメラを使用し、配線基板のピックアップ、吸着を駆使して各配線基板を個別に位置合わせを行う印刷装置が提供されている。個別に位置合わせを行うため、高い精度ではんだペーストを印刷することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】http://www.ho-minami.co.jp/tec/08.html                                      ミナミ株式会社ホームページ 技術情報 マルチアライメント
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献１の技術においては、複雑、高価な印刷装置を必要とする上、一枚ずつ位置合わせを行うため印刷工程に要する時間が長い。
本発明では、上記の事情に鑑み、配線基板に対応する位置に凹部を設けたメタルマスクを用いることにより、簡便な方法で高い精度にてはんだペーストを印刷できるメタルマスク、およびそのメタルマスクを用いたはんだペーストの印刷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】
【０００８】
上記課題を解決するために為された請求項１に係る発明は、配線基板にはんだペーストを印刷する工程で前記配線基板に被せられるメタルマスクにおいて、前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面に、前記配線基板を収容し前記配線基板の位置決めを行う凹部が複数設けられ、前記凹部に収容された前記配線基板のパッドに対応する前記メタルマスクの位置に孔部が貫通形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、前記凹部の深さが、前記配線基板の厚さと等しいことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、前記凹部は、平坦な底面と、前記底面を囲み前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面に接続する側面とで形成され、前記側面は、前記配線基板に被せられる前記メタルマスクの面から前記底面に至るにつれて、前記底面の面積を小さくする方向に傾斜する傾斜面で形成され、前記底面は前記配線基板の輪郭と同じ寸法の輪郭で形成されていることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載のメタルマスクである。
また、請求項４に係る発明は、前記傾斜面が前記底面に対してなす角度θは、０°＜θ≦９０°であり、好ましくは、３０°≦θ≦７０°であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のメタルマスクである。
また、請求項５に係る発明は、前記メタルマスクは、前記配線基板に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、前記凹部は下面に形成され、前記下面から前記凹部の底面までの前記メタルマスク１の厚さをＴとし、前記凹部の底面から前記上面までの前記メタルマスクの厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは同一の部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のメタルマスクである。
また、請求項６に係る発明は、前記メタルマスクは、前記配線基板に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、前記凹部は下面に形成され、前記下面から前記凹部の底面までの前記メタルマスクの厚さをＴとし、前記凹部の底面から前記上面までの前記メタルマスクの厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは別部材であり、それら部材は接合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のメタルマスクである。
【００１１】
また、請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載のメタルマスクを用いて、はんだペーストを配線基板に印刷することを特徴とするはんだペーストの印刷方法である。
【発明の効果】
【００１２】
配線基板に対応する位置に凹部を設けたメタルマスクを用いることにより、位置合わせが簡便となり、複数の配線基板に対してもショート等の不具合が発生することなく、高い位置精度にてはんだペーストを印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のはんだペースト印刷工程の一例を示す断面図
【図２】本発明のメタルマスクの製造方法の一形態を示す断面図
【図３】従来のはんだペースト印刷工程の一例を示す断面図
【図４】本発明のメタルマスクの一例を示す断面図
【図５】本発明のはんだペースト印刷工程の一実施形態を示す断面図
【図６】従来のはんだペースト印刷工程の一実施形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、本発明のメタルマスク１は、配線基板１２に対応する位置に凹部２が設けられている。また、配線基板１２のパッド１３に対応する位置には、はんだペーストが充填される孔部３が設けられている。さらに、メタルマスク１は凹部２および孔部３を複数有し、複数の配線基板に対して同時にはんだペーストを印刷することが可能である。言い換えると、配線基板１２に被せられるメタルマスク１の面に、配線基板１２を収容し配線基板１２の位置決めを行う凹部２が複数設けられている。また、凹部２に収容された配線基板１２のパッド１３に対応するメタルマスク１の位置に孔部３が貫通形成されている。
【００１５】
メタルマスク１には薄い金属が用いられる。ＳＵＳ、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金等を用いることができる。図示していないが、これらのメタルマスクは、四角棒状のアルミ合金等の枠に固定されている。メタルマスク１に設けられる凹部２と孔部３は、いずれを先に形成しても差し支えない。言い換えると、メタルマスク１は、配線基板１２に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、凹部２は下面に形成されている。そして、前記下面から凹部２の底面までのメタルマスク１の厚さをＴとし、凹部２の底面から前記上面までのメタルマスク１の厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは同一の部材である。
孔部３は、エッチング法、レーザー法、電鋳法、切削法、プレス法等、公知の方法によって形成される。凹部２は、エッチング法、電鋳法、切削法、プレス法等の公知の方法により形成することができる。
また、図２に示すように、従来のメタルマスク４に、配線基板の位置に相当する部分の金属等を取り除いた金属板６を接着剤５等で貼り付けることによっても、凹部２を形成することができる。このとき、従来のメタルマスク４ではなく、孔部未加工の金属板に配線基板の位置に相当する部分の金属等を取り除いた金属板６を接着剤５等で貼り付け、後から孔部３の加工を行うことも可能である。言い換えると、メタルマスク１は、配線基板１２に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、凹部２は下面に形成されている。そして、前記下面から凹部２の底面までのメタルマスク１の厚さをＴとし、凹部２の底面から前記上面までのメタルマスク１の厚さをｔとしたとき、厚さＴの部分を形成するメタルマスクの部分と、厚さｔの部分を形成するメタルマスクの部分とは別部材であり、それら部材は接合されている。
【００１６】
メタルマスク１は、配線基板１２に被せられる下面と、その反対側の上面とを有し、凹部２は下面に形成されている。メタルマスク１の厚さから凹部２の深さを引いた厚さｔが、所望のはんだペースト印刷量となるのに必要なメタルマスクの厚さとなるように加工すればよい。ｔの厚さは特に限定する必要はないが、概ね０．０２〜０．５ｍｍ程度であり、配線基板に搭載する部品によって厚さを調整する。凹部２の深さに対応するＴの厚さは０．０５ｍｍ〜配線基板厚とすることが望ましい。０．０５ｍｍ以下の場合は凹凸による位置合わせの効果が得られない。より好ましくは、Ｔを配線基板の厚さと等しくする。このとき、配線基板１２にメタルマスク１を密着させると、配線基板１２に対応しない部分のメタルマスクがステージ１０と密着し、メタルマスク１の上面が平坦となり、ばらつきを抑えてはんだペースト印刷を行うことが可能となる。図３に示した従来のメタルマスク４では、配線基板１２以外の場所では、メタルマスクとスキージの間に隙間があり、スキージを走行させたときにメタルマスク４が歪む虞がある。
【００１７】
凹部２は、平坦な底面と、底面を囲み配線基板１２に被せられるメタルマスク１の面（下面）に接続する側面とで形成されている。側面は、配線基板１２に被せられるメタルマスク１の面（下面）から底面に至るにつれて、底面の面積を小さくする方向に傾斜する傾斜面で形成されている。本実施の形態では、底面は配線基板１２の輪郭と同じ寸法の輪郭で形成されている。言い換えると、メタルマスク１の凹部２は、メタルマスク１の表面から深さ方向に対して小さくなり、凹部２の底にて配線基板１２と同じ寸法となるテーパー様の形状であることが好ましい。ステージ１０に配線基板１２を置く位置が凹部２内に収まる範囲であるとすると、凹部２をテーパー様の形状にすることにより、位置合わせ機能が発揮される。狭ピッチ化に伴い、位置ずれの許容値は小さくなっており、上記の位置合わせ機能による微調整が有効となる。さらに、凹部２の底部を配線基板１２と同じ寸法とすると、メタルマスク１と配線基板１２が密着したときに位置合わせが完了した状態となる。
図４に示す凹部２のテーパー様形状の角度θは、０°＜θ≦９０°の範囲にて設定し、特に限定する必要はないが、より好ましいθの範囲は３０°≦θ≦７０°である。角度θが小さいと、位置ずれ矯正効果が得られない。一方、角度θが大きいと、凹部２に配線基板１２が入らず、位置補正できない虞がある。
【００１８】
図５に本発明のメタルマスク１を用いたはんだ印刷工程の一実施形態を示す。メタルマスク１の凹部２を複数設けることにより、多数の配線基板への一括はんだペースト印刷が可能となる。
まず、ステージ１０に配線基板１２を置く（図５（ａ）)。このとき、ステージ１０上に置かれた複数の配線基板１２同士の相対位置は様々である。次に、メタルマスクを降下させる（図５（ｂ）、（ｃ））。凹部２を有するメタルマスク１を用いることにより、メタルマスク１の降下時に、配線基板１２は位置ずれが矯正されながら凹部２に収まる。メタルマスク１と配線基板１２が密着したとき、位置合わせが完了する。メタルマスク降下後、ステージ１０に設けられた吸着孔１１より空気を吸い込み、配線基板１２をステージ１０に密着させる。この後、スキージ２１を用いてはんだペースト２２を印刷し（図５（ｄ））、メタルマスクを上昇させる（図５（ｅ））。最後に、配線基板の吸着を解除し、基板をステージより取りはずす。
一方、従来のメタルマスク４を用いると、メタルマスク４の降下による配線基板１２の位置ずれは矯正不可能であり、位置ずれが起きたままはんだペースト印刷が行われる（図６）。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、配線基板にはんだペーストを印刷する際に使用するメタルマスクと、そのメタルマスクを用いたはんだペーストの印刷方法に関する。本発明によれば、複数の配線基板へのはんだペースト印刷工程において、位置合わせが簡便となり、ショート等の不具合が発生することなく、高い位置精度にてはんだペーストを印刷することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１…本発明のメタルマスク
２…凹部
３…孔部
４…従来のメタルマスク
５…接着剤
６…凹部形成用金属板
１０…ステージ
１１…吸着孔
１２…配線基板
１３…パッド
２１…スキージ
２２…はんだペースト
２３…はんだバンプ
【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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