(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品のリードと接続するための大面積金属箔と、前記大面積金属箔よりも面積が小さく形成された実装部品のリードと接続するための小面積金属箔を有するプリント配線板であって、
前記プリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ具備することを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
実装部品のリードと接続するための大面積金属箔と前記大面積金属箔よりも面積が小さく形成された実装部品のリードと接続するための小面積金属箔を有するプリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ具備するプリント配線板に印刷したクリームハンダの印刷検査方法であって、
前記プリント配線板の大面積金属箔、小面積金属箔、および前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドにクリームハンダを印刷する工程と、前記大面積金属箔、小面積金属箔、および前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドへのクリームハンダの印刷状態を二次元画像としてカメラで取り込む工程と、前記カメラで取り込まれた二次元画像から前記大面積金属箔と小面積金属箔に対するクリームハンダの印刷位置および印刷濃度の均一性を判定する工程と、前記カメラで取り込まれた二次元画像から前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドに対するクリームハンダの印刷濃度の均一性
からクリームハンダの印刷膜厚の適否を判定する工程を有することを特徴とするプリント配線板に印刷したクリームハンダの印刷検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフローハンダ付け用のプリント配線板、および前記プリント配線板に印刷したクリームハンダの印刷検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント配線板の高密度実装化、半導体実装部品の高集積化は目覚しいものがあり、実装部品のハンダ付け部分の多ピン化、狭ピッチ化が進んでいる。
【０００３】
図３は従来のクリームハンダを印刷したプリント配線板の検査方法を説明する要部拡大図である。図３（ａ）はプリント配線板の正面図、図３（ｂ）はプリント配線板Ｂ−Ｂ’断面方向から見たクリームハンダ印刷検査装置である。
【０００４】
図３において、１０１はプリント配線板、１０２は実装部品の端子電極と接続する金属箔、１０３は印刷されたクリームハンダ、１０４はカメラである。すべての金属箔１０２に印刷されたクリームハンダ１０３は、プリント配線板１０１の上部に設けたカメラ１０４で二次元のモニター画像として取り込まれる。検査のために取り込まれたモニター画像は、画像の濃淡を多値化処理して各金属箔１０２上のクリームハンダの印刷の良否を判定していた。
【０００５】
金属箔１０２に印刷されたクリームハンダのモニター画像によって、印刷されたプリント配線板の良否を判定する従来方法を図４によって説明する。
【０００６】
図４（ａ）はクリームハンダ１０３が正しく金属箔１０２の上に印刷されているモニター画像、図４（ｂ）は位置がずれて印刷された画像、図４（ｃ）は縁部にクリームハンダが印刷されていない不良画像、図４（ｄ）は金属箔１０２中央部の印刷かすれ画像である。従来の二次元モニター画像によれば、図４（ｂ）〜図４（ｄ）は印刷不良として判定することができた。しかし、図４（ａ）のように正しい位置に略均一に印刷された画像については、クリームハンダ１０３の塗布厚が測定できないため全て良品として判定されていた。
【０００７】
その結果、クリームハンダ印刷設備の精度バラツキなどで、印刷膜圧の変化が発生した時は、クリームハンダ印刷量が変っているにも関わらず、その変化を検査することができなかったため、印刷膜厚が厚くなった場合はショート不良の発生度合いが高くなり、印刷膜厚が薄くなった場合はオープン不良の発生度合いが高くなる等ハンダ付け品質が不安定になることが課題だった。
【０００８】
上記課題を解決するために、三次元画像解析装置を使用する検査方法が提案されているが、三次元画像解析装置は高価であり、また処理速度が遅いため製造現場で使用するには不適切であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するもので、従来の二次元モニタ−画像による検査を応用して、クリームハンダの適正印刷膜厚の検査が可能なプリント配線板を提供し、該プリント配線板上に印刷されたクリームハンダ膜厚を検査する検査方法を提供するものである。本発明のクリームハンダ印刷検査方法によれば、クリームハンダの絶対膜厚を測定することはできないが、ショート不良またはオープン不良を発生させない許容膜厚範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のクリームハンダの印刷検査方法は、クリームハンダの膜厚がショート不良またはオープン不良を発生させない膜厚範囲内にあるかどうかを判定するための大小一対のテストランドをプリント配線板上に設けることを特徴とするものである。クリームハンダ印刷後に端子接続用の金属箔とテストランド上のクリームハンダの印刷状態を同時に検査するようにしたことにより、従来のクリームハンダ印刷部の面積および形状、クリームハンダ印刷部と金属箔との位置関係の検査に加えて、許容印刷膜厚を検査することで信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、実装部品のリードと接続するための大面積金属箔と、前記大面積金属箔よりも面積が小さく形成された実装部品のリードと接続するための小面積金属箔を有するプリント配線板であって、前記プリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ具備することを特徴とするものであり、前記プリント配線板上の一角とその対角位置に前記テストランド対を配置することで、従来より製造工程において使用していた二次元画像検査機を使用して、クリームハンダの印刷膜厚の検査をも可能にしたものである。
【００１２】
そして、特に、プリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ配置したことにより、大面積テストランドと小面積テストランドへの印刷条件、およびモニター画像の取り込み条件が同条件となるので正確なクリームハンダの膜厚の推定が可能である。
【００１３】
また、プリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ配置したことにより、クリームハンダの印刷条件が最も異なる位置にテストランド対を配置しているので、クリームハンダの許容膜厚を厳密に判定することができる。
【００１４】
本発明は、小面積テストランドの面積が０.０５〜３平方ミリメートル、大面積テストランドの面積が４〜５０平方ミリメートルであることを特徴とするものであり、高密度プリント配線板から中密度プリント配線板の検査が可能である。
【００１５】
本発明は、また、実装部品のリードと接続するための大面積金属箔と前記大面積金属箔よりも面積が小さく形成された実装部品のリードと接続するための小面積金属箔を有するプリント配線板の一角とその対角位置に、前記大面積金属箔の面積よりも大きい面積の大面積テストランドと前記小面積金属箔の面積よりも小さい面積の小面積テストランドが隣接するテストランド対をそれぞれ具備するプリント配線板に印刷したクリームハンダの印刷検査方法であって、前記プリント配線板の大面積金属箔、小面積金属箔、および前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドにクリームハンダを印刷する工程と、前記大面積金属箔、小面積金属箔、および前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドへのクリームハンダの印刷状態を二次元画像としてカメラで取り込む工程と、前記カメラで取り込まれた二次元画像から前記大面積金属箔と小面積金属箔に対するクリームハンダの印刷位置および印刷濃度の均一性を判定する工程と、前記カメラで取り込まれた二次元画像から前記それぞれのテストランド対の大面積テストランドと小面積テストランドに対するクリームハンダの印刷濃度の均一性からクリームハンダの印刷膜厚の適否を判定する工程を有することを特徴とするプリント配線板に印刷したクリームハンダの印刷検査方法であり、これによれば、従来の二次元画像検査機を使用して、印刷膜厚の検査をも可能なもので、高品質で信頼性が高いクリームハンダ付けが可能になる。
【００１６】
本発明は、特に、大面積テストランドと小面積テストランドにおける両方の多値化処理画像濃度が、予め決められた濃度範囲にある場合にクリームハンダの印刷膜厚が許容膜厚内にあると判定することにより、高速、かつ精度の高い判定が可能である。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図１、図２、表１を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るプリント配線板の正面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’断面方向より見たクリームハンダ印刷検査装置の構成図、図２（ａ）はプリント配線板の断面図、図２（ｂ）はメタルマスク７とハンダスキージ８を用いてクリームハンダを塗布している断面図、図２（ｃ）はメタルマスク７をプリント配線板から離した断面図、図２（ｄ）はカメラにて印刷されたクリームハンダを検査している断面図である。表１はスキージ圧力とクリームハンダの印刷状態を示す相関表である。
【００１９】
図１において、１はプリント配線板、２は実装部品のリードを接続するための金属箔、５は大面積テストランド、６は小面積テストランド、９、１１はテストランド対、３はクリームハンダ、４はカメラである。
【００２０】
始めに、メタルマスク７によってクリームハンダ３を金属箔２の上に印刷するクリームハンダ印刷について説明する。図２（ｂ）においてメタルマスク７の開口１０と金属箔２とを位置決めし、クリームハンダ３をメタルマスク７の上に置きハンダスキージ８に圧力を加えながら、ハンダスキージ８によってクリームハンダ３を掻き取る。クリームハンダ３は開口１０に充填する。次にメタルマスク７をプリント配線板１より剥がすと、クリームハンダ３が金属箔２の上に形成される（図２ｃ）。
【００２１】
印刷されたクリームハンダ３の断面形状は、図２（ｃ）に示すように、金属箔２の中央部ではハンダスキージ８の先端が弾性で撓み塗布膜厚が薄くなり、金属箔２の端部ではメタルマスクの開口部の縁によってハンダスキージ８の先端が支えられるので、ハンダスキージ８の先端とメタルマスク７の高さは同一になる。即ち、印刷されたクリームハンダ３の断面は中央部が薄く、縁部が厚くなるのが一般的である。この傾向は金属箔２の面積が大きいほど（即ち、メタルマスク７の開口部１０が大きいほど）顕著であり、開口部１０の大きさがある限度を超えると、ついにはハンダスキージ８の先端が金属箔２に当接する状態になり、中央部では金属箔２が露出する。逆に、金属箔２の面積が小さな場合には、ハンダスキージ８の先端の撓みが小さくクリームハンダ３が開口部１０に充填されにくくなる。即ち、ハンダスキージ８の圧力を一定にしても、ハンダスキージ８の弾性のために大面積と小面積の金属箔２とではクリームハンダ３の印刷膜厚の形状が異なる。従って、ショート不良、オープン不良等の印刷クリームハンダ量のばらつきに起因するハンダ不良をなくすためには、ハンダスキージ８の圧力を調節して、大面積金属箔２とそれよりも面積の小さい小面積金属箔２の両方の膜厚がなるべく等しくなるようにすることが必要である。
【００２２】
現在、汎用的に使用されている電子機器用のプリント配線板における金属箔２の面積は、０．５〜５平方ミリメートル程度のものである。従って、従来は上記０．５〜５平方ミリメートル程度の範囲の金属箔２に対して外観濃度が一定になるようにハンダスキージの圧力を調整していた。
【００２３】
本実施の形態における小面積テストランド６の面積は０．０５〜０．５平方ミリメートル、そして、その小面積テストランド６の面積よりも大きい面積の大面積テストランド５の面積は５〜５０平方ミリメートルが好ましい範囲である。即ち、本発明における小面積テストランド６の面積は通常プリント配線板に使用される小面積金属箔２の面積よりも小さく、大面積テストランド５の面積は大面積金属箔２の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２４】
大面積テストランド５は、ハンダスキージ８の圧力が大きすぎる場合には、ハンダスキージがメタルマスクの開口部へ食込むことでクリームハンダが掻き取られ、大面積テストランド５の中心部にクリームハンダが残らず、金属箔が露出する寸法に設定されている。また、小面積テストランド６の面積は、ハンダスキージの圧力が小さすぎる場合には、ハンダスキージによるメタルマスクの開口部へのクリームハンダ充填が不十分になることで、金属箔２に十分印刷されず、金属箔が露出する寸法に設定されている。
【００２５】
図１（ａ）において、小面積テストランド６と大面積テストランド５は、隣接したテストランド対９としてプリント配線板１上の一角に配置されている。また、テストランド対９の対角にはテストランド対１１が配置され、これはクリームハンダの印刷条件が最も異なる位置にそれぞれ配置したもので、印刷条件、モニター画像取り込み条件の異なる場所での検査をしている。図１（ａ）で示すように、小面積テストランド６を長方形、大面積テストランド５を正方形としたのは、一般に小面積金属箔２は長方形状が多く、また大面積金属箔２は正方形が多いのに合わせたもので、形状、配置、配列等を限定するものではない。テストランド金属箔５、６の周囲は、基板レジストでも基板地肌でもどちらでも良い。
【００２６】
次に、テストランド対９を用いてクリームハンダの印刷膜厚を検査する方法について、表１を用いて説明する。
【００２７】
【表１】
0004239309.tif 000002
【００２８】
表１のスキージ圧力とは、図２（ｂ）におけるハンダスキージ８がメタルマスク７を押す圧力であり、ハンダスキージ８のメタルマスク７に対する押し込み量を調整することによって変更することができる。スキージ圧力が適正とは、該圧力でクリームハンダ３を印刷するとき、大面積テストランド５、小面積テストランド６ともに金属箔が露出することなくクリームハンダ３が印刷されてＯＫとなる圧力を言う。スキージ圧力小とは、該圧力でクリームハンダ３を印刷すると大面積テストランド５にはクリームハンダ３が外見均一に印刷されＯＫとなるが、小面積テストランド６は圧力不足のため金属箔が一部露出してＮＧとなる圧力を言う。逆に、スキージ圧力大とは、該圧力でクリームハンダを印刷すると大面積テストランド５は圧力が強すぎるために、中央部にはクリームハンダ３が掻き取られ金属箔が露出しＮＧとなり、小面積テストランド６では十分にクリームハンダ３が印刷されてＯＫとなる圧力を言う。表１の実験結果は、大面積テストランド５の面積が１０〜３５平方ミリメートル、小面積テストランド６の面積が０．１〜２．０平方ミリメートルの場合であり、適正スキージ圧力はハンダスキージ８の押し込み量で表現して０〜０．１０ｍｍであった。なお、テストランド５、６がないプリント配線板の場合には、同圧力においてハンダスキージの押し込み量が−０．１０〜０．３０ｍｍ間で金属箔２が露出することはなかった。
【００２９】
なお、押し込み量０ｍｍとはハンダスキージ８の先端がメタルマスク７の表面と軽く当接している状態（スキージ圧力は〜０ｇ／ｃｍ）、プラス側はハンダスキージ８の先端が食い込む状態、マイナス側は浮いている状態を示す。押し込み量が−０．１０ｍｍとはハンダスキージ８の先端とメタルマスク７の表面との間に、０．１０ｍｍの隙間がある状態である。
【００３０】
０〜０．１０ｍｍの値と、−０．１０〜０．３０ｍｍの値の範囲を比較すれば明らかな通り、小面積テストランド６と大面積テストランド５上のクリームハンダ３の印刷状態を二次元検査装置で検査することにより印刷圧力範囲を狭い範囲に絞り込むことができる。
【００３１】
本発明のクリームハンダ印刷検査方法は、検査までの工程は、従来の方法と同一である。即ち、テストランド対９、１１を設けたプリント配線板１に前記テストランド対９、１１の小面積テストランド６と大面積テストランド５を含めた金属箔２の上に、クリームハンダ３をスクリーン印刷によって均一に塗布し、次に前記テストランド５、６を含めた全ての金属箔２の上に印刷されたクリームハンダ３をプリント配線板１の上部より二次元画像検査カメラ４を用いて検査する。検査項目は従来行われていた金属箔２とクリームハンダ３との位置精度に関する項目、および金属箔２上のクリームハンダ３の濃度の均一性に関する項目と、新たにテストランド対９、１１の小面積テストランド６と大面積テストランド５に対する濃度の均一性（金属箔が露出していないかどうか）に関する項目である。これによって、クリームハンダ印刷量を三次元検査装置で管理すると同等の管理が可能になり、信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、プリント配線板の一角とその対角位置にそれぞれ設けたテストランド対の小面積テストランドと大面積テストランドを二次元の画像検査装置で管理することにより、クリームハンダの印刷膜厚を管理することができ、そして、プリント配線板の一角とその対角位置はクリームハンダの印刷条件が最も異なる位置の検査であるため、より信頼性が高く、高品質なクリームハンダによるハンダ付けを得ることができるというプリント配線板とクリームハンダの印刷検査方法を提供するものである。
【００３３】
また、本発明のプリント配線板を使用することにより、従来の二次元画像検査装置が使用でき、新たな設備投資の必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）本発明の実施の形態におけるプリント配線板の正面図
（ｂ）本発明の実施の形態における検査装置の断面構成図
【図２】  本発明の実施の形態におけるクリームハンダ印刷・検査方法における
（ａ）プリント配線板の断面図
（ｂ）メタルマスクの上からクリームハンダを印刷している断面図
（ｃ）メタルマスクを剥離したプリント配線板の断面図
（ｄ）二次元画像検査をしている断面図
【図３】  （ａ）従来のクリームハンダ用プリント配線板の正面図
（ｂ）従来のクリームハンダの印刷状態を検査する二次元画像検査装置の断面図
【図４】  従来の二次元画像検査装置によりクリームハンダの印刷状態の良否を判定する二次元画像の一例を示す図
【符号の説明】
１、１０１  プリント配線板
２、１０２  金属箔
３、１０３  クリームハンダ
４、１０４  カメラ
５  大面積テストランド
６  小面積テストランド
７  メタルマスク
８  ハンダスキージ
９、１１  テストランド対
１０  メタルマスクの開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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