(57)【要約】【課題】本発明は、部品側面の端子と基板のパッドとの間にはんだフィレットを形成可能とするメタルマスク、印刷治具、及び電子基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】部品１４の下面１４Ａを覆う下部マスク面２４Ｃに設けられ、下面１４Ａに露出した下面端子部１６Ａと対応する部位に位置する開口部２４Ｄと、部品１４の側面１４Ｂを覆う側部マスク面２２Ｄに設けられ、下面端子部１６Ａに連続して側面１４Ｂに形成された側面端子部１６Ｂと対応する部位に位置し、かつ開口部２４Ｄに繋がる凹部２２Ｅとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の下面を覆う下部マスク面に設けられ、該下面に露出した下面端子部と対応する部位に位置する開口部と、
該部品の側面を覆う側部マスク面に設けられ、該下面端子部に連続して該側面に形成された側面端子部と対応する部位に位置し、かつ該開口部に繋がる凹部と、
を有するメタルマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のメタルマスクと、
前記部品がセットされ該部品を前記メタルマスクに位置決めする入れ子と、
該入れ子と前記メタルマスクとを位置決めした状態で固定する枠体と、
を有する印刷治具。
【請求項３】
請求項１に記載のメタルマスク又は請求項２に記載の印刷治具を用いて前記部品にクリームはんだを印刷する工程と、
前記クリームはんだが印刷された前記部品を基板に置き、該基板に前記部品をはんだ付けする工程と、
を有する電子基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品にクリームはんだを塗布するメタルマスク、印刷治具、及び電子基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、位置合わせ用の穴を有するメタルマスクと、位置合わせ基準用の突起を形成するためのパッドを有するプリント基板とを用いてはんだ印刷を行う技術が示されている。この技術では、メタルマスクの位置合わせ用穴を位置合わせ用突起に合わせることで、メタルマスク開口部をプリント基板のはんだ印刷位置に合わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２３２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、部品側面の端子にクリームはんだを塗布することができるメタルマスク、印刷治具、及び電子基板の製造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】
【０００５】
請求項１のメタルマスクは、部品の下面を覆う下部マスク面に設けられ、前記下面に露出した下面端子部と対応する部位に位置する開口部と、前記部品の側面を覆う側部マスク面に設けられ、前記下面端子部に連続して前記側面に形成された側面端子部と対応する部位に位置し、かつ前記開口部に繋がる凹部と、を有する。
【０００６】
請求項２の印刷治具は、請求項１に記載のメタルマスクと、前記部品がセットされ該部品を前記メタルマスクに位置決めする入れ子と、該入れ子と前記メタルマスクとを位置決めした状態で固定する枠体と、を有する。
【０００７】
請求項３の電子基板の製造方法は、請求項１に記載のメタルマスク又は請求項２に記載の印刷治具を用いて前記部品にクリームはんだを印刷する工程と、前記クリームはんだが印刷された前記部品を基板に置き、該基板に前記部品をはんだ付けする工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のメタルマスクは、部品側面の端子にクリームはんだを塗布することができる。
【０００９】
請求項２の印刷治具は、入れ子とメタルマスクを枠体で固定し、部品を入れ子にセットするだけで、部品をメタルマスクに位置決めできる。
【００１０】
請求項３の電子基板の製造方法は、部品の側面端子部と基板のパッドとの間にはんだフィレットが形成された電子基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の印刷治具を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は実施形態で用いる部品を示す側面図であり、（Ｂ）は実施形態で用いる部品の底面図である。
【図３】実施形態の入れ子を示す平面図である。
【図４】実施形態の第１マスクプレートを示す平面図である。
【図５】実施形態の第２マスクプレートを示す平面図である。
【図６】実施形態の印刷工程を示す説明図である。
【図７】実施形態のはんだ付け工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係るメタルマスク１０を備えた印刷治具１２を示す図であり、この印刷治具１２は、部品１４の端子にペースト状のクリームはんだを塗布する際に用いる治具である。
【００１３】
（部品）
図２は、基板（ベアボード）にはんだ付けされる部品１４を示す図であり、部品１４は薄型で長方形状のパッケージで構成されている。この部品１４は、パッケージからリードが延出しないＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ Ｎｏ ｌｅａｄ ｐａｃｋａｇｅ）型の電子部品を例示できる。部品１４の下面１４Ａには、当該部品１４の端子１６を構成する矩形状の下面端子部１６Ａが各辺の縁部に露出している。
【００１４】
また、部品１４の側面１４Ｂには、端子１６を構成する矩形状の側面端子部１６Ｂが露出しており、側面端子部１６Ｂは、対応する下面端子部１６Ａに連続して形成されている。このように、部品１４には、下面１４Ａから側面１４Ｂに渡って断面Ｌ字状に露出する端子１６が複数形成されている。
【００１５】
（印刷治具）
印刷治具１２は、図１に示したように、枠体１８と、枠体１８に着脱自在にセットされる入れ子２０及びメタルマスク１０とを含んで構成されている。メタルマスク１０は、入れ子２０側に配置される第１マスクプレート２２と、第１マスクプレート２２に積層される第２マスクプレート２４とによって構成されている。
【００１６】
枠体１８は、矩形枠状の枠本体２６と、枠本体２６の表面２６Ｈ側に重ねて配置される矩形枠状の蓋体２８と、枠本体２６の裏面２６Ｒ側に重ねて配置される裏蓋３０とを備えている。枠本体２６と蓋体２８と裏蓋３０とは、ヒンジ３２によって連結されており、ヒンジ３２の回転軸３２Ａを中心として相対的に回転できるように構成されている。これにより、枠本体２６に対して蓋体２８及び裏蓋３０を開閉できるように構成されている。
【００１７】
（枠本体）
枠本体２６の中央部には、矩形状の本体開口部２６Ａが形成されており、枠本体２６の表面２６Ｈには、本体開口部２６Ａの開口縁に沿って段差部２６Ｂが凹んで形成されている。この段差部２６Ｂは、入れ子２０及びメタルマスク１０を収容できる大きさに形成されており、収容した入れ子２０及びメタルマスク１０を位置決めできるように構成されている。
【００１８】
（蓋体）
蓋体２８の中央部には、矩形状の蓋体開口部２８Ａが形成されており、当該蓋体２８を枠本体２６の表面２６Ｈに重ねた状態で、枠本体２６に支持されたメタルマスク１０の周縁部を除く部分を露出できるように構成されている。蓋体２８の対角線上に位置する角部には、座繰り穴２８Ｂ及びネジ通し穴２８Ｃが形成されており（図１中一方のみ図示）、固定ネジ３６を通せるように構成されている。
【００１９】
これにより、後述する固定ネジ３６を入れ子２０及びメタルマスク１０を通して枠本体２６のネジ穴２６Ｃにねじ込むことで、入れ子２０及びメタルマスク１０を枠本体２６と蓋体２８とで挟んで位置決めした状態で固定できるように構成されている。
【００２０】
（裏蓋）
裏蓋３０の中央部には、矩形状の裏蓋開口部３０Ａが形成されており、当該裏蓋３０を枠本体２６の裏面２６Ｒに重ねた状態で、枠本体２６に支持された入れ子２０を露出できるように構成されている。裏蓋３０の自由端部側には、開閉ネジ３８が回転自在に保持されており、裏蓋３０を枠本体２６の裏面２６Ｒに重ねた状態で、開閉ネジ３８を回転操作することで、開閉ネジ３８を枠本体２６のネジ穴２６Ｄにねじ込めるように構成されている。これにより、裏蓋３０を閉じて枠本体２６に固定した状態を形成できるように構成されている。
【００２１】
裏蓋３０における裏蓋開口部３０Ａの開口縁部には、裏蓋開口部３０Ａの中心側へ向けて延びる舌片３０Ｂが形成されている。この舌片３０Ｂは、裏蓋３０よりも薄肉に形成されており、裏蓋開口部３０Ａの中心部に位置する舌片３０Ｂの部位には、ネジ穴３０Ｃが設けられている。このネジ穴３０Ｃには、押えネジ４０がねじ込まれており、押えネジ４０のねじ込み量によってネジ部４０Ａ先端の枠本体２６側へ突出量を調整できるように構成されている。
【００２２】
（入れ子）
入れ子２０は、図１及び図３に示すように、矩形状の金属板によって構成されており、角部の一か所には、位置決め用の切欠き２０Ａが形成されている。この切欠き２０Ａを枠体１８に設けられた図外（図示しない）の位置決め部に合わせてセットすることで、枠体１８への固定方向が定まるように構成されている。また、入れ子２０には、四隅に通し穴２０Ｂが形成されており、前述した固定ネジ３６を通せるように構成されている。
【００２３】
この入れ子２０の中央部には、位置決め用開口部２０Ｃが形成されている。位置決め用開口部２０Ｃは、クリームはんだの塗布対象となる部品１４に合わせた長方形状に形成されており、図３中に破線で示したように、部品１４に適合した大きさの中央開口部２０Ｄを有している。
【００２４】
中央開口部２０Ｄを包囲する開口縁には、中央開口部２０Ｄを外側に拡張する拡張部２０Ｅが各辺に形成されており、中央開口部２０Ｄ内にセットされた部品１４は、側面１４Ｂにおいて中央開口部２０Ｄの開口縁が形成する角部２０Ｆに支持されて位置決めされる。
【００２５】
各拡張部２０Ｅの幅寸法Ｈ１、Ｈ２は、図２及び図３に示すように、部品１４の対応する側面１４Ｂに設けられた一端の端子１６から他端の端子１６までの寸法Ｔ１、Ｔ２よりも広く設定されている。これにより、入れ子２０から部品１４を取り出す際に、側面端子部１６Ｂに塗布されたクリームはんだが位置決め用開口部２０Ｃの開口縁と干渉しないように構成されている。
【００２６】
（第１マスクプレート）
【００２７】
第１マスクプレート２２は、図１及び図４に示すように、矩形板状に形成されており、角部の一か所には、位置決め用の切欠き２２Ａが形成されている。この切欠き２２Ａを枠体１８に設けられた図外の位置決め部に合わせてセットすることで、枠体１８への固定方向及び入れ子２０との位置関係が定まるように構成されている。また、第１マスクプレート２２には、四隅に通し穴２２Ｂが設けられており、前述した固定ネジ３６を通せるように構成されている。
【００２８】
この第１マスクプレート２２の中央部には、部品挿入穴２２Ｃが形成されている。部品挿入穴２２Ｃは、クリームはんだの塗布対象となる部品１４に適合した長方形状に形成されており、部品１４を挿入できるように構成されている。部品挿入穴２２Ｃの内側に面する開口縁は、当該部品挿入穴２２Ｃに挿入された部品１４の側面１４Ｂを覆う側部マスク面２２Ｄを構成している。この側部マスク面２２Ｄにおいて、挿入される部品１４の側面端子部１６Ｂに対応する部位には、部品挿入穴２２Ｃを拡張する矩形状の凹部２２Ｅが複数形成されており、凹部２２Ｅは、第１マスクプレート２２の両面に開口（貫通）している。
【００２９】
（第２マスクプレート）
第２マスクプレート２４は、図１及び図５に示すように、矩形板状に形成されており、角部の一か所には、位置決め用の切欠き２４Ａが形成されている。この切欠き２４Ａを枠体１８に設けられた図外の位置決め部に合わせてセットすることで、枠体１８への固定方向及び入れ子２０や第１マスクプレート２２との位置関係が定まるように構成されている。これにより、入れ子２０に位置決めされた部品１４に対して当該第２マスクプレート２４を位置決めできるように構成されている。そして、第２マスクプレート２４には、四隅に通し穴２４Ｂが設けられており、前述した固定ネジ３６を通せるように構成されている。
【００３０】
この第２マスクプレート２４の裏面は、図１に示したように、入れ子２０にセットされた部品１４の下面１４Ａに密着されるように構成されており、この裏面は、部品１４の下面１４Ａを覆う下部マスク面２４Ｃを構成している。第２マスクプレート２４には、入れ子２０に部品１４をセットした状態で、部品１４の下面１４Ａに露出した下面端子部１６Ａ（図２参照）と対応する部位に矩形状の開口部２４Ｄが形成されており、各開口部２４Ｄは、第２マスクプレート２４を貫通している。
【００３１】
各開口部２４Ｄの幅寸法Ｈ５は、図２及び図５に示したように、下面端子部１６Ａの幅寸法Ｈ６と略同寸法に設定されている。また、第２マスクプレート２４の中心部から離れる方向へ向けた長さ寸法Ｓ１は、下面端子部１６Ａの長さ寸法Ｓ２より長く設定されている。長さ寸法Ｓ１は、下面端子部１６Ａの長さ寸法Ｓ２と、第１マスクプレート２２に形成された凹部２２Ｅの奥行寸法Ｓ３（図４参照）と、を加えた長さに設定されている。
【００３２】
これにより、図１に示したように、部品１４が挿入された第１マスクプレート２２に第２マスクプレート２４を積層した状態で、部品１４と凹部２２Ｅとの間に形成された隙間が第２マスクプレート２４の開口部２４Ｄと繋がるように構成されている。
【００３３】
＜電子基板の製造方法＞
以下に部品１４を基板に実装して電子基板を製造する電子基板の製造方法を説明する。なお、本実施形態では、部品１４が実装された電子基板を検査した際に部品１４が不良と判断され、この部品１４を良品に交換するリペア工程での製造方法を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、部品１４を新たに基板に実装する電子基板の製造方法であっても良い。
【００３４】
（メタルマスクセット工程）
図１に示したように、印刷治具１２にメタルマスク１０等をセットする際には、枠体１８から固定ネジ３６を外して蓋体２８を開く。そして、枠本体２６の段差部２６Ｂに、入れ子２０、第１マスクプレート２２、及び第２マスクプレート２４を順に収容して積層する。この状態で蓋体２８を閉じ、固定ネジ３６を、入れ子２０、第１マスクプレート２２、及び第２マスクプレート２４を通して枠本体２６のネジ穴２６Ｃにねじ込む。これにより、入れ子２０、第１マスクプレート２２、及び第２マスクプレート２４を、枠本体２６と蓋体２８とで挟んで位置決めした状態で固定する。
【００３５】
（部品セット工程）
そして、裏蓋３０の開閉ネジ３８を緩めて裏蓋３０を開き、枠本体２６の本体開口部２６Ａより露出した入れ子２０の位置決め用開口部２０Ｃ内に、良品の部品１４をセットする。このとき、下面端子部１６Ａが露出した下面１４Ａを第２マスクプレート２４側へ向けて配置する。
【００３６】
次に、裏蓋３０を閉じ、開閉ネジ３８をねじ込んで裏蓋３０を枠本体２６に固定した後、舌片３０Ｂの押えネジ４０をねじ込んで、ネジ部４０Ａ先端でセットされた部品１４の下面１４Ａを第２マスクプレート２４に密着させる。
【００３７】
（印刷工程）
そして、図６に示すように、蓋体２８を上にして印刷治具１２を配置し、クリームはんだ５０を蓋体２８の蓋体開口部２８Ａより第２マスクプレート２４上に供給する。このクリームはんだ５０をスキージ５２で第２マスクプレート２４に沿って移動することで、第２マスクプレート２４の総ての開口部２４Ｄにクリームはんだ５０を充填する。
【００３８】
このとき、開口部２４Ｄは、部品１４の下面端子部１６Ａに対応する部位に設けられている。このため、開口部２４Ｄに充填されたクリームはんだ５０は、下面端子部１６Ａに塗布される。
【００３９】
また、第２マスクプレート２４に積層された第１マスクプレート２２には、部品１４の側面端子部１６Ｂに対応する部位に凹部２２Ｅが形成されており、この凹部２２Ｅは、第２マスクプレート２４の開口部２４Ｄと繋がっている。このため、開口部２４Ｄ内のクリームはんだ５０は、凹部２２Ｅ内にも充填され、部品１４の側面端子部１６Ｂに塗布される。これにより、部品１４の端子１６の下面端子部１６Ａ及び側面端子部１６Ｂには、クリームはんだ５０が塗布される。
【００４０】
この状態において、裏蓋３０を上にし開閉ネジ３８を緩めて裏蓋３０を開き、枠体１８を図外のリペア装置にセットする。このリペア装置では、入れ子２０の位置決め用開口部２０Ｃにセットされた部品１４をリペアノズル（吸着ノズル）で吸着し、位置決め用開口部２０Ｃの開口方向へ向けて真っ直ぐに引き出す。
【００４１】
このとき、入れ子２０の位置決め用開口部２０Ｃには、部品１４がセットされた中央開口部２０Ｄを外側に拡張する拡張部２０Ｅが各辺に形成されている。このため、部品１４の側面端子部１６Ｂに塗布されたクリームはんだ５０と位置決め用開口部２０Ｃの開口縁との干渉が防止されている。これにより、部品１４の側面端子部１６Ｂに塗布されたクリームはんだ５０の離脱が抑制される。
【００４２】
（はんだ付け工程）
この部品１４を、図７に示すように、不良部品が取り外された基板５４の部位に配置するとともに、この部品１４を覆って周りの実装部品から隔離した状態で熱風により加熱する。そうすると、部品１４の端子１６に塗布されたクリームはんだ５０が溶け、基板５４のパッド５６にリフローはんだ付けされる。
【００４３】
このとき、部品１４の端子１６には、側面１４Ｂに露出した側面端子部１６Ｂにもクリームはんだ５０が塗布されている。このため、側面１４Ｂに露出した側面端子部１６Ｂと基板５４のパッド５６との間にはんだ５８が設けられはんだフィレット６０が形成される。
【００４４】
以上のように本実施形態では、メタルマスク１０に設けられた開口部２４Ｄからクリームはんだ５０を塗布するだけで、部品１４の下面１４Ａの下面端子部１６Ａと、側面１４Ｂの側面端子部１６Ｂとにクリームはんだ５０を塗布することができる。
【００４５】
このため、リフローはんだ付けする際に、部品１４の側面端子部１６Ｂと基板５４のパッド５６との間にはんだフィレット６０を形成することができる。これにより、下面端子部１６Ａのみに塗布されたクリームはんだ５０によって下面端子部１６Ａのみがパッド５６にはんだ付けされる場合と比較して、接合不良を抑制することができ、検査時の合格率を高めることができる。
【００４６】
また、本実施形態の印刷治具１２では、入れ子２０とメタルマスク１０を枠体１８で固定した状態において、部品１４を入れ子２０にセットするだけで、当該部品１４をメタルマスク１０に位置決めすることができる。これにより、部品１４をメタルマスク１０に位置決めしつつクリームはんだ５０を塗布しなければならない場合と比較して、クリームはんだ５０の塗布作業が容易となる。
【００４７】
そして、本実施形態の電子基板の製造方法によれば、部品１４の側面端子部１６Ｂと基板５４のパッド５６との間にはんだフィレット６０が形成された電子基板６２を製造することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、メタルマスク１０を第１マスクプレート２２と第２マスクプレート２４とで構成した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えばメタルマスク１０を単一のプレートで構成しも良く、この場合には、部品１４の下面１４Ａを覆う下部マスク面２４Ｃに開口部２４Ｄを設けるとともに、部品１４の側面１４Ｂを覆う側部マスク面２２Ｄに開口部２４Ｄと繋がる凹部２２Ｅを設ける。
【符号の説明】
【００４９】
１０    メタルマスク
１２    印刷治具
１４    部品
１４Ａ  下面
１４Ｂ  側面
１６Ａ  下面端子部
１６Ｂ  側面端子部
１８    枠体
２０    入れ子
２２Ｄ  側部マスク面
２２Ｅ  凹部
２４Ｃ  下部マスク面
２４Ｄ  開口部
５０    クリームはんだ
５４    基板
【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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