(57)【要約】【課題】プリント配線板に印刷するソルダペーストの厚さを開口部毎に調整することが可能なメタルマスクを提供する。【解決手段】メタルマスク１には、プリント配線板４上に形成されたはんだ付けパッド５ａ，５ｂに対応する位置に開口部２ａ，２ｂが形成される。開口部２ａ，２ｂの周囲に、プリント配線板４側に突き出た複数の突起部３をパンチング処理によって形成する。メタルマスク１とプリント配線板４とを重ねて印刷すると、ガルウィングリード１２に対応するメタルマスク１の開口部２ｂはスキージ８の押圧によって下方へしなり、プリント配線板４と密着するためにメタルマスク１の厚さ分のソルダペースト９ｂが印刷される。底面電極１１に対応する開口部２ａは周囲に突設した突起部３によってプリント配線板４から浮き、ソルダペースト９ａは浮いた高さ分多く印刷される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品電極をはんだ付けするためにプリント配線板上に形成されたパッドに対応する位置に開口部を形成したメタルマスクにおいて、
前記開口部の周囲に、前記プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成したことを特徴とするメタルマスク。
【請求項２】
突起部は、プリント配線板側と反対のメタルマスク表面側からのパンチングにより形成したことを特徴とする請求項１記載のメタルマスク。
【請求項３】
突起部は、開口部の周囲に一定の間隔で形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のメタルマスク。
【請求項４】
突起部は、開口部の周囲を切れることなく囲むように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のメタルマスク。
【請求項５】
開口部のプリント配線板側の周縁を囲う隔壁を樹脂で形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のメタルマスク。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のメタルマスクを用いて、
前記メタルマスクの開口部がプリント配線板上のパッドに重なるように当該メタルマスクを当該プリント配線板に重ねてソルダペーストを印刷してなるプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント配線板上の任意の位置にソルダペーストを印刷するメタルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、プリント配線板にソルダペーストを印刷するために、ステンレス製のメタル板にエッチング、レーザ加工等によりソルダペーストを印刷するための開口部を設けたメタルマスクが用いられる。メタルマスク開口部とプリント配線板上に設けられたはんだ付け用のパッドとが一致するように両者を重ね合わせ、スクリーン印刷により、メタルマスク上をスキージが左右に移動しながらソルダペーストを開口部内に充填する。ソルダペースト充填後、メタルマスクを取り外し、プリント配線板のソルダペーストが印刷されたパッドに部品を搭載する。そして、リフロー炉にて熱を加え、ソルダペーストを溶融することにより、部品がプリント配線板にはんだ付けされる。
【０００３】
ところが、このリフロー方式のはんだ付け工法において、ガルウィングリードと底面電極とを有するＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）またはＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）の表面実装部品のはんだ付けを行う場合、底面電極がガルウィングリードの最下部より高い位置にあるため、底面電極がプリント配線板から５０μｍ−１５０μｍ程度浮いてしまう。このため、底面電極に確実にはんだを接合させるためには、厚さ１５０μｍ以上のメタルマスクでソルダペーストをプリント配線板に印刷する必要があった。
【０００４】
その一方で、メタルマスク厚を厚くしてプリント配線板に印刷されるはんだ厚を厚くすると、部品搭載時にはんだ潰れが発生してしまう場合があった。表面実装部品のリードの狭ピッチ化が進んでいる近年においては、狭ピッチで並んでいる隣接パッド間で、はんだ潰れに起因してはんだブリッジと呼ばれる短絡不良が生じやすいという問題があるため、メタルマスクの厚さは１００μｍ−１３０μｍ程度と薄くなってきていた。
【０００５】
このように１枚のメタルマスクによるスクリーン印刷では、底面電極の高さにあわせて表面実装部品を搭載するパッド上に多くのはんだを供給しようとすると、狭ピッチのガルウィングリード間ではんだブリッジが生じやすくなる。一方、狭ピッチリード間のはんだブリッジを防ごうと部品リードパッドへのはんだの供給を減らすと、底面電極部分ではんだ浮きと呼ばれる未接続状態が生じやすくなるという相反する問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１では、２種類のメタルマスクを用いて、ソルダペーストを印刷する厚さをパッド毎に変える方法が開示されている。まず１枚目のメタルマスクを用いて、ソルダペーストをプリント配線板上の全パッドに印刷する。２枚目のメタルマスクは、ソルダペースト厚を厚くしたいパッドに相当する部位にのみ開口部が形成されている。この２枚目のメタルマスクを用いて再びスクリーン印刷することによって、印刷されたソルダペースト厚をパッド毎に変えていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のメタルマスクは以上のように構成されているので、プリント配線板の片側表面の印刷にメタルマスクが２枚必要となり、裏面も印刷する両面基板の場合には最大４枚必要となるため、製造コストや工数が増加するという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、最小限の製造コストおよび工数で、表面実装部品等の局所的に多くのはんだ供給量を必要とするパッドにはソルダペーストを厚く印刷し、狭ピッチの部品リードパッド等の多くのはんだを供給するとはんだブリッジの問題が生じるパッドにはソルダペーストを薄く印刷することのできるメタルマスク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】
【００１０】
この発明に係るメタルマスクは、部品電極をはんだ付けするためにプリント配線板上に形成されたパッドに対応する位置に開口部を形成し、開口部の周囲に、プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、部品電極をはんだ付けするためにプリント配線板上に形成されたパッドに対応する位置に開口部を形成し、開口部の周囲に、プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成するようにしたので、プリント配線板に印刷するソルダペーストの厚さを開口部毎に調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。図１および図２に示すメタルマスク１は、底面電極とガルウィングリードとを有するＳＯＰまたはＱＦＰの表面実装部品を搭載するプリント配線板を印刷するために用いられる。メタルマスク１中央に、表面実装部品の底面電極用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための開口部２ａを形成し、開口部２ａの両側に、表面実装部品の各ガルウィングリード用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための各開口部２ｂを形成する。
【００１３】
開口部２ａと開口部２ｂの間に、ソルダペースト印刷時に開口部２ａをプリント配線板から浮かせるための突起部３を複数形成する。これら突起部３はプリント配線板側とは反対側のメタルマスク１表面からポンチ等でパンチング処理をして、プリント配線板側に突き出た窪みを作ることにより形成され、図２に示すように開口部２ａの周囲に所定の間隔で配置されている。
【００１４】
次に、メタルマスク１を用いたプリント配線板の印刷方法および表面実装部品の実装方法について説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係るメタルマスクを用いた印刷および実装工程を示す断面図である。図３において図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００１５】
図３（ａ）にメタルマスク１を用いたプリント配線板の印刷工程を示す。プリント配線板４には、その表面に表面実装部品の各電極を接合するためのはんだ付けパッド５ａ，５ｂが設置されている。はんだ付けパッド５ａは表面実装部品の底面電極用であり、はんだ付けパッド５ｂはガルウィングリード用である。また、プリント配線板４の銅箔の配線を保護するためにソルダマスク６が塗布されている。このプリント配線板４の上に、突起部３の突き出た頂点がプリント配線板４と接触するようにメタルマスク１を重ね合わせる。このとき、はんだ付けパッド５ａと開口部２ａを一致させ、はんだ付けパッド５ｂと開口部２ｂとを一致させるように位置あわせする。
【００１６】
メタルマスク１上にソルダペースト７をのせて、スキージ８を押圧しながら移動させることにより、ソルダペースト７が開口部２ａ，２ｂ内に充填されてプリント配線板４上に印刷される。メタルマスク１の開口部２ｂ付近にスキージ８が移動してくると、スキージ８の重さでメタルマスク１が下方にしなり、開口部２ｂとプリント配線板４とが接した状態でソルダペースト７が印刷される。
【００１７】
これに対して、開口部２ａは周縁に形成した突起部３に支持されることにより、開口部２ａがプリント配線板４から浮いた状態でソルダペーストが充填される。印刷後、メタルマスク１を取り外したプリント配線板４の状態を図３（ｂ）に示す。ガルウィングリード用のはんだ付けパッド５ｂ上にはメタルマスク１の厚さに等しいソルダペースト９ｂが印刷されている。また、底面電極用のはんだ付けパッド５ａ上にはメタルマスク１の厚さに突起部３の高さを加えた厚さのソルダペースト９ａが印刷されている。
【００１８】
図３（ｃ）にプリント配線板への表面実装部品の実装工程を示す。印刷後、プリント配線板４のソルダペースト９ａ上に表面実装部品１０の底面電極１１を配置し、ソルダペースト９ｂ上に表面実装部品１０のガルウィングリード１２を配置する。次いで、このプリント配線板４をリフロー炉に入れて加熱して、ソルダペースト９ａ，９ｂを溶融させる。その後、ソルダペースト９ａ，９ｂを室温まで冷却して溶融はんだが固化することにより、はんだ付けパッド５ａと底面電極１１が接合し、はんだ付けパッド５ｂとガルウィングリード１２が接合する。
【００１９】
なお、説明に用いたメタルマスク１は、図２に示すように突起部３を底面電極用の開口部２ａ周囲の４辺それぞれに複数ずつ突設する構成であったが、突起部３は開口部２ａ周囲の互いに向かい合う任意の２辺それぞれに１つ以上突設する構成であればよい。
【００２０】
また、説明に用いたメタルマスク１は、図２に示すように突起部３の突き出す形状を楕円形状としたが、これに限定されるものではなく、楕円形以外にも長方形、正方形、台形、円形、六角形または八角形等の多角形、突起毎に形状が異なる異形状等であってもよい。
【００２１】
以上のように、実施の形態１によれば、メタルマスク１は、底面電極１１およびガルウィングリード１２をはんだ付けするためにプリント配線板４上に形成されたはんだ付けパッド５ａ，５ｂに対応する位置に開口部２ａ，２ｂを形成し、開口部２ａ，２ｂの周囲に、プリント配線板４側に突き出た複数の突起部３をパンチング処理によって形成するように構成した。そのため、ガルウィングリード１２に対応するメタルマスク１の開口部２ｂはプリント配線板４と接しているため、メタルマスク１の厚さ分のソルダペースト９ｂしか印刷されないのに対し、底面電極１１に対応する開口部２ａは周囲に突設した突起部３によってプリント配線板４から浮き上がり、浮いた高さ分のソルダペーストを多く印刷することが可能となり、プリント配線板に印刷するソルダペーストの厚さを開口部毎に調整することが可能となる。
【００２２】
また、実施の形態１によれば、メタルマスク１を用いて印刷してなるプリント配線板は、底面電極にはんだ浮きが生じない充分な量のはんだを供給することが可能となる。
【００２３】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。図４に示すメタルマスク２１は、中央に表面実装部品の底面電極用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための開口部２２ａが形成されている。また、開口部２２ａの両側に、表面実装部品の各ガルウィングリード用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための各開口部２２ｂが形成されている。
【００２４】
このメタルマスク２１に、開口部２ａの周囲を途切れることなく囲むように、プリント配線板側に突き出た突起部２３を形成する。突設の方法は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２５】
以上のように、実施の形態２によれば、メタルマスク２１は、突起部２３が開口部２２ａの周囲を途切れることなく囲むように構成した。そのため、突起部の深さのばらつきが生じず、品質の安定したソルダペースト印刷が可能となる。
【００２６】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。図５において図３と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図５に示すメタルマスク１は、突起部３３を形成したことによりプリント配線板４から浮き上がった開口部３２ａの周縁部分に樹脂等が充填され、隔壁３４が設けられている。このように開口部３２ａの周囲を樹脂等による隔壁３４で囲い、印刷されるソルダペーストがはんだ付けパッド５ａ以外の場所（図５ではソルダマスク６）に入り込むことを防止する。
【００２７】
以上のように、実施の形態３によれば、メタルマスク３１は、開口部３２ａのプリント配線板４側の周縁を囲う隔壁３４を樹脂で形成するように構成した。そのため、プリント配線板への部品実装時に印刷されたソルダペーストが隣接するリード電極へ流れこんで生じるはんだブリッジを防ぐことが可能となる。
【００２８】
なお、上記実施の形態１乃至３では、ソルダペーストを多く供給する必要のある電極の例に表面実装部品の底面電極を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば大型表面実装部品等のソルダペーストを多く供給する必要のある電極に対して、上記実施の形態１乃至３のメタルマスクを用いてプリント配線板にソルダペーストを印刷しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るメタルマスクを用いた印刷および実装工程を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１，３１  メタルマスク、２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ  開口部、３，２３，３３  突起部、４  プリント配線板、５ａ，５ｂ  はんだ付けパッド、６  ソルダマスク、７  ソルダペースト、８  スキージ、９ａ，９ｂ  印刷したソルダペースト、１０  表面実装部品、１１  底面電極、１２  ガルウィングリード。
【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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