JP2001212928A - クリーム半田印刷用メタルマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーン厚を薄くすることなく且つ簡単な
構成で印刷性及び半田付けの信頼性を向上させることが
できるクリーム半田印刷用メタルマスクを提供するこ
と。 【解決手段】 メタルマスク１２の開口１２ａの長手方
向の各端部Ｓ１、Ｓ２が、それぞれ開口１２ａの中心部
Ｃよりも幅広に形成する。これにより、両端部Ｓ１、Ｓ
２におけるクリーム半田の残留が抑制され、安定した印
刷性を得ることができる。又、各端部Ｓ１、Ｓ２の両隅
Ｖ、Ｖを円弧状に形成するとともに、各端部Ｓ１、Ｓ２
から中心部Ｃ側に向かって漸次開口幅が狭くなるように
テーパ部Ｔを形成することによって、更に印刷性の向上
を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーム半田印刷
用メタルマスクに関し、更に詳しくは、リード間隔が非
常に狭い表面実装部品であっても適正な半田付けを行い
得るクリーム半田印刷用メタルマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＱＦＰ(Quad Flatpack Packa
ge) 等の表面実装型電子部品の回路基板への実装は、回
路基板上のランドに予めクリーム半田を印刷塗布し、そ
の上に電子部品を載せ、リフロー炉にて回路基板上の電
子部品を一括的に半田付けすることにより行われる。こ
こで上記クリーム半田の印刷工程は、リフロー半田付け
プロセスの最初の工程であり、この工程の出来、不出来
が直接、実装品質を左右するといっても過言ではないほ
ど、リフロー半田付けプロセス内での重要度は大きい。

【０００３】クリーム半田印刷工程を、図５を参照して
簡単に説明する。まず、回路基板１の実装面に対してメ
タルマスク２を位置決め配置する（図５Ａ）。メタルマ
スク２はステンレス等の金属材料からなり、回路基板１
上に形成されたランドパターンに対応する開口２ａが形
成されている。次いで、スキージ４をメタルマスク２に
対して所定の圧力を加えながら図中矢印ａ方向に移動さ
せることにより開口２ａ内にクリーム半田３を充填する
（図５Ｂ、Ｃ）。その後、回路基板２を下方に移動して
メタルマスク２と分離（版離れ）すれば、回路基板１上
に開口２ａの形状に対応した形状のクリーム半田３が印
刷され（図５Ｄ、Ｅ）、クリーム半田印刷工程が完了す
る。

【０００４】さて、メタルマスク２に形成される開口２
ａの形状は、一般的に図６に示すような長方形状のもの
が多い。しかも、近年におけるＱＦＰ型電子部品の狭ピ
ッチ化すなわちリード間隔の縮小化により、開口２ａの
幅も縮小化の傾向にある。一般に当該マスク開口の幅は
リード間隔の約半分とされ、例えばリード間隔が０．４
ｍｍの部品であれば、マスク開口幅は０．２ｍｍ程度と
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このマスク
開口幅の縮小化に伴って、上述したクリーム半田印刷工
程時に、スキージングにより開口２ａ内に充填されたク
リーム半田の全てを回路基板１上に供給することができ
ずに、図６及び図７に示すようにマスク開口２ａの各端
部Ｒ１、Ｒ２にクリーム半田３’、３’が残り、図８に
示すようなクリーム半田３のかすれ等の印刷不良が発生
する。この状態で電子部品のリフロー半田付けを行う
と、通常よりも半田供給量が少ないので未半田、あるい
は半田フィレットがうまく形成されないテンプラと呼ば
れる現象が生じ、半田付け不良となる可能性が高い。

【０００６】また、開口２ａ内に残留したクリーム半田
が原因で開口２ａの目詰まりが生じ、以降、印刷される
全ての回路基板にクリーム半田の印刷不良を発生させて
しまう。

【０００７】こういった不具合を解消するために、スク
リーン印刷機の性能改善や、例えば特開平１０−２４３
８６号公報に記載のようにクリーム半田自体の改良を施
すなど、クリーム半田の印刷性を向上させる工夫がなさ
れている。しかし、そういった工夫が実生産上に十分に
反映しきれていないのが、実情である。

【０００８】また、特開平１０−７１６９５号公報に
は、版離れの直前に、メタルマスク開口内に充填したク
リーム半田を加熱、溶融させることにより、クリーム半
田の版抜け性を向上させて印刷性を改善する技術が開示
されているが、加熱源の設置による高コスト化や工程数
の増大などの問題がある。

【０００９】一方、メタルマスク自体の厚さ（スクリー
ン厚）を薄くすることで印刷性を向上させることはでき
るが、その分、回路基板上へ供給されるクリーム半田の
量（塗布厚）が少なくなるので、基板の反りなども影響
して、同一基板上に搭載される種々の部品間での半田付
け性の不均一、特に比較的大きな部品の半田付け不良が
顕著となる。

【００１０】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、スク
リーン厚を薄くすることなく印刷性を向上でき、簡単な
構成で安定した半田付け性を得ることができるクリーム
半田印刷用メタルマスクを提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、本発明は、メタルマスクの開口の長手方向の各
端部が、それぞれ当該開口の中心部よりも幅広に形成さ
れてなることを特徴としている。

【００１２】この構成により上記開口の各端部における
クリーム半田の版抜け性を改善し、上記開口の各端部に
おけるクリーム半田の残留すなわち開口の目詰まりを抑
制して、スクリーン厚を小さくすることなく簡単な構成
でクリーム半田の印刷性を向上させるようにしている。
したがって、その後のリフロー半田付けにおいて回路基
板全体にわたって安定した半田付け性が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、クリーム半田印刷用メタルマスク
の開口形状を示している。メタルマスク１２は、例えば
厚さ１５０μｍ程度のステンレスあるいはニッケル合金
などからなり、電子部品が実装される回路基板上のラン
ドパターンに対応して略長方形状の開口１２ａが複数形
成されている。

【００１５】図示するように開口１２ａは、その長手方
向の各端部Ｓ１、Ｓ２の幅Ｗｓが、開口１２ａの中心部
Ｃの幅Ｗｃよりも大となるように形成される。これら各
端部Ｓ１、Ｓ２の両隅Ｖ、Ｖはそれぞれ円弧状を呈して
おり、角部のない丸みを帯びた形状に形成される。さら
に、開口１２ａには、各端部Ｓ１、Ｓ２から中心部Ｃ側
に向かって漸次、開口幅を狭くするテーパ部Ｔが形成さ
れる。

【００１６】以上のように構成されるメタルマスク１２
を用いて、回路基板に対しスクリーン印刷法によりＱＦ
Ｐ型電子部品実装用のクリーム半田を印刷した形態を、
図２に部分的に示す。クリーム半田１３はそれぞれ、回
路基板１１上に形成されたランドを覆うように印刷さ
れ、その形状は、上記メタルマスク１２の開口１２ａの
形状を呈する。なお図において符号１５は、これから実
装される電子部品１５のパッケージ部分で仮想的に示し
ている。

【００１７】本実施の形態では、開口１２ａの各端部Ｓ
１、Ｓ２を中心部Ｃよりも幅広に形成しているので、版
離れ時において各端部Ｓ１、Ｓ２でのクリーム半田の残
留を抑制し、従来よりも印刷性を向上させることができ
る。

【００１８】特に、0.4mm リードピッチのＱＦＰ型電子
部品に対応するマスク開口を形成するにあたっては、開
口１２ａの両端部Ｓ１、Ｓ２の幅Ｗｓが、中心部Ｃの幅
Ｗｃの1.2 倍以上あれば、各端部Ｓ１、Ｓ２において半
田が残留しないことが確認されている。具体的には、本
実施の形態における開口１２ａは、Ｗｓが約0.2mm 、Ｗ
ｃが0.24mm〜0.3 mmで形成されている。

【００１９】また、開口１２ａの各端部Ｓ１、Ｓ２の両
隅Ｖ、Ｖを円弧状に形成したので、各端部Ｓ１、Ｓ２に
おいて半田の残留あるいは目詰まりの原因となる狭小領
域が皆無となり、これにより両端部Ｓ１、Ｓ２における
半田の残留抑制を促進し、スクリーン印刷時において開
口１２ａ内に充填したクリーム半田をすべて回路基板１
１上に転写することができる。さらに、開口１２ａにテ
ーパ部Ｔを形成したので、各端部Ｓ１、Ｓ２側の幅広領
域と中心部Ｃ側の幅狭領域との間を滑らかに連絡し、こ
れにより両領域間の境界部分での半田の残留あるいは目
詰まりが抑制される。したがって、これらの構成によ
り、クリーム半田の印刷性が更に大きく向上する。

【００２０】一方、メタルマスク１２の開口１２ａの両
端部Ｓ１、Ｓ２を中心部Ｃよりも幅広に形成したが、両
端部Ｓ１、Ｓ２の円弧状の隅Ｖの部分のみで、相隣接す
る開口１２ａ同士の最小隙間領域（図１において符号Ｐ
で示す。）を形成するようにしているので、スキージン
グによるメタルマスク１２の強度に影響を及ぼすことは
ない。

【００２１】次に、回路基板１１に印刷されたクリーム
半田１３の上に電子部品１５のリード１６を載せた状態
を、図３及び図４に示す。各クリーム半田１３は、リー
ド１６により圧迫されて、隣接するクリーム半田１３側
にはみ出る。

【００２２】そこで本実施の形態では、回路基板１１に
供給されるクリーム半田１３の全長がリード１６の当該
クリーム半田１３との接触長よりも大となるように、メ
タルマスク１２の開口１２ａの長さを設定して、クリー
ム半田１３の幅広の両端部にリード１６がかからないよ
うにしている。これにより、リード１６をクリーム半田
１３の幅狭の中心部に載せるようにすれば、図４Ａに明
示するように隣接する半田１３間の接触（ブリッジ現
象）が起きることはない。

【００２３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２４】例えば以上の実施の形態では、電子部品と
してＱＦＰ用のメタルマスクを例にとり説明したが、こ
れだけに限らず、例えばコネクタ等の微小リードピッチ
を有する部品用のメタルマスクにも、本発明は適用可能
である。

【００２５】また本発明は、メタルマスクの厚さを変え
ることなくクリーム半田供給量を微小に変化させる際に
も有用であり、例えば同一基板上に実装される各種部品
の大きさに応じて必要量の半田を供給するべく開口ごと
に端部の開口幅を変更するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のクリーム半
田印刷用メタルマスクによれば、スクリーン厚を小さく
することなく、簡単な構成で安定したクリーム半田の印
刷が可能となると同時に、半田付けの信頼性を向上させ
ることができる。

【００２７】請求項２の発明によれば、更に、開口端部
での半田の残留を抑制して安定した印刷性が得られると
ともに、マスク開口の目詰まりを抑制することができ
る。

【００２８】請求項３の発明によれば、開口の各端部と
中心部との間の接続を滑らかにして半田の残留を抑制す
ることができる。また、隣接する開口間の隙間の最小領
域を少なくして、メタルマスク自体の強度の確保が図ら
れる。

【００２９】請求項４の発明によれば、0.4mm ピッチの
ＱＦＰ部品に対して、適正な半田付けを確保することが
できる。

【００３０】請求項５の発明によれば、印刷したクリー
ム半田へ電子部品を載置した際、隣接する半田間のブリ
ッジ現象を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるクリーム半田印刷用
メタルマスクの開口形状を示す平面図である。

【図２】同メタルマスクを用いてクリーム半田を印刷し
た回路基板を部分的に示す平面図である。

【図３】図２の回路基板に電子部品を実装した状態を示
す平面図である。

【図４】電子部品を載置したときのクリーム半田の状態
を示す図であり、Ａは図３における要部の拡大図、Ｂは
Ａにおける［４Ｂ］−［４Ｂ］線方向断面図である。

【図５】クリーム半田のスクリーン印刷工程を模式的に
示す側断面図であり、Ａは回路基板とメタルマスクとを
重ねて印刷を開始した状態、Ｂはメタルマスクの開口に
クリーム半田を充填している状態、Ｃは上記開口へのク
リーム半田の充填が完了した状態、そしてＤ及びＥは回
路基板とメタルマスクとを分離する工程を、それぞれ示
している。

【図６】従来のクリーム半田印刷用メタルマスクの開口
形状を示す平面図である。

【図７】同開口への半田の残留を模式的に示す図であ
り、Ａはその平面図、ＢはＡにおける［７Ｂ］−［７
Ｂ］線方向断面図である。

【図８】図７に示す状態のメタルマスク開口で印刷され
た回路基板上のクリーム半田を示す側断面図である。

【符号の説明】

１１…回路基板、１２…メタルマスク、１２ａ…開口、
１３…クリーム半田、１５…電子部品、１６…リード、
Ｃ…開口の中央部、Ｓ１、Ｓ２…開口の端部、Ｔ…テー
パ部、Ｖ…端部の隅、Ｗｓ…開口端部の幅、Ｗｃ…開口
中央部の幅。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板上のランドパターンに対応して
   略長方形状の開口が形成され、スクリーン印刷により前
   記開口を介して前記回路基板上に電子部品を半田付けす
   るためのクリーム半田を供給するクリーム半田印刷用メ
   タルマスクにおいて、 前記開口の長手方向の各端部が、それぞれ前記開口の中
   心部よりも幅広に形成されてなることを特徴とするクリ
   ーム半田印刷用メタルマスク。
2. 【請求項２】 前記各端部の両隅は、それぞれ円弧状を
   呈することを特徴とする請求項１に記載のクリーム半田
   印刷用メタルマスク。
3. 【請求項３】 前記開口は、前記各端部から前記中心部
   側に向かって漸次幅が狭くなるテーパ状に形成されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のクリーム半田印刷用メ
   タルマスク。
4. 【請求項４】 前記各端部の開口幅は、それぞれ前記中
   心部の開口幅の1.2倍以上であることを特徴とする請求
   項１に記載のクリーム半田印刷用メタルマスク。
5. 【請求項５】 前記回路基板上に供給される前記クリー
   ム半田の全長が、前記電子部品の当該クリーム半田との
   接触長さよりも大となるように、前記開口の長さが設定
   されることを特徴とする請求項１に記載のクリーム半田
   印刷用メタルマスク。