JP2002359461A - 電子部品の実装方法および実装構造体、メタルマスク - Google Patents

電子部品の実装方法および実装構造体、メタルマスク

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JP2002359461A JP2001166908A JP2001166908A JP2002359461A JP 2002359461 A JP2002359461 A JP 2002359461A JP 2001166908 A JP2001166908 A JP 2001166908A JP 2001166908 A JP2001166908 A JP 2001166908A JP 2002359461 A JP2002359461 A JP 2002359461A
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昭広 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフロー工程によるはんだボールの発生を抑
制する。 【解決手段】 電極2の下側では、はんだ11の縁部、
すなわちメタルマスクの開口部の縁部をランド14の縁
部よりも内側となるようにメタルマスクの開口部を形成
する。こうすることによって、はんだペーストの総量を
著しく少なくすることなく、電子部品1を搭載する際に
ランド14から押し出されるはんだペーストの量を少な
くすることができる。そのため、ぬれ性の悪いSn−Z
n系のはんだを用いても、はんだ付け強度を確保したま
ま、リフロー工程によるはんだボールの発生を抑制する
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、各種の電子部品を
はんだ付けによりプリント配線基板(以下、PCB)に
実装するための電子部品の実装方法に関し、特に、リフ
ロー式はんだ付け方法を用いてPCBに電子部品を実装
するための電子部品の実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子部品をプリント配線基板
(Printed Circuit Board:以下PCBと略す。)に実
装するためにはんだ付けが用いられている。電子部品を
はんだを用いて実装するための電子部品の実装方法の一
例を図2を参照して以下に説明する。ここでは、PCB
の両面をそれぞれリフローによりはんだ付けを行う両面
リフローの場合を用いて説明する。
【0003】先ず、PCBのランド部分だけ孔のあいた
メタルマスクを用いてはんだペーストのランドへの印刷
を行う(ステップ101)。次に、印刷したはんだペー
ストの上にチップ部品、QFP(Quad Flat Packag
e)、SOP(Small Outline Package)等の表面実装部
品を搭載する(ステップ102)。そして、表面実装部
品を搭載したPCBを、高温のリフロー炉内を通過させ
ることによりはんだペーストを融解させて表面実装部品
の電極とPCBのランドとのはんだ付けを行う(ステッ
プ103)。ここまでの工程によりPCBの片面の実装
が終了するため、PCBを反転して未だ部品の実装が行
われていない面を上に向ける(ステップ104)。
【0004】次に、ステップ101、102と同様の工
程によりはんだペーストの印刷(ステップ105)、部
品の搭載(ステップ106)を行った後に、リードを有
する部品のスルーホール(T/H)への挿入を行う(ス
テップ107)。そして、ステップ103の工程と同様
にしてPCBをリフロー炉内を通過させて部品のはんだ
付けを行う(ステップ108)。最後に、リフロー炉の
高温に耐えることができない部品を手はんだ付けして電
子部品のPCBへの実装が終了する(ステップ10
9)。
【0005】図3は、はんだペースト印刷工程の概要を
示す図である。図3(a)に示すように、PCB15の
上には、PCB15のランド14に対応する位置に、ラ
ンド14と同寸大となるように予め設けられた開口部1
2を有するメタルマスク13が施されている。この工程
では、メタルマスク13上ではんだ11を印刷スキージ
10により回転、移動させる。すると、図3(b)に示
すように、メタルマスク13の開口部12には、はんだ
11が充填される。図3(c)に示すように、はんだ1
1が充填された後、メタルマスク13は、PCB15か
ら取り除かれる。
【0006】上記で説明した従来の電子部品の実装方法
では、はんだ11としてSn(すず)−Pb(鉛)系は
んだが一般的に使用されてきた。しかし、このSn−P
b系はんだには毒性を有する重金属であるPbが含まれ
ているため、使用後の電子機器が適切に廃棄されない場
合には、地球環境に悪影響を及ぼすという問題を有して
いた。そのため、近年では、このような問題を解決して
環境汚染を未然に防ぐためにPbを含まないPbフリー
はんだの使用が望まれている。
【0007】このPbフリーはんだとしては、Sn−A
g(銀)系はんだが広く知られている。このSn−Ag
系はんだはAgの特性が安定しているため、Sn−Pb
系はんだの代わりとして電子部品の実装のために使用し
ても従来と同程度の信頼性を確保することができる。し
かし、Sn−Pb系はんだの融点が約183℃程度であ
るのに対して、Sn−Ag系はんだの融点は220℃程
度と高くなってしまう。そのため、Sn−Pb系はんだ
を使用していた実装方法及び設備をそのまま使用するの
は困難であった。特に、一般的な電子部品の耐熱温度は
約230℃程度であるため、融点が220℃にもなるS
n−Ag系はんだをリフロー炉内で融解してはんだ付け
を行った場合、電子部品の温度は場合によっては240
℃以上にもなってしまう場合もあり得る。そのため、S
n−Ag系はんだを用いて電子部品の実装を行おうとし
た場合には、使用する各種の電子部品の耐熱温度を上げ
なければならないという問題が発生する。
【0008】このような融点が高いSn−Ag系はんだ
とは別のPbフリーはんだとして、Sn−Zn(亜鉛)
系はんだがある。このSn−Zn系はんだの融点は19
7℃程度であるため、このSn−Zn系はんだを用いて
電子部品の実装を行えば、従来の設備、電子部品をその
まま使用することができる。
【0009】ここで、搭載する電子部品として、160
8サイズ(0.8mm×1.6mm)から5750サイ
ズ(5.7mm×5mm)等のリードレスのチップ部品
や、タンタルコンデンサ等のL型リード部品を搭載する
場合を考える。
【0010】前述のように、従来、メタルマスク13の
開口部12は、ランド14と同寸大となっているため、
上述のような電子部品を搭載すると、はんだ11の一部
はランド14外に押し出されるようになる。そして、図
2のステップ103に示すリフロー工程において、押し
出されたはんだ11の一部は、ランド14に吸収され
ず、はんだボールとなる。このはんだボールは、PCB
15の故障の原因の1つである。そして、前述のPbフ
リーのSn−Zn系はんだは、Pbを含有するはんだペ
ーストよりもぬれ性が悪く、はんだボールが発生しやす
くなっており、はんだボールの発生を防ぐ対策が必要で
あるという問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、は
んだペーストとしてPbフリーのSn−Zn系はんだを
用い、リードレスのチップ部品や、L型リードの部品を
搭載すると、はんだペーストの一部はランド外に押し出
される。リフロー工程において、押し出されたはんだペ
ーストの一部は、はんだボールとなり、PCBの故障の
原因になってしまうという問題があった。
【0012】本発明は、リフロー工程によるはんだボー
ルの発生を抑制することができる電子部品の実装方法を
提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電子部品の実装方法では、プリント配線基
板のランド部に対応するメタルマスクに開口部を設け、
前記メタルマスクを前記プリント配線基板上に施し、は
んだペーストを前記開口部に充填したうえで前記メタル
マスクを取り除くステップと、前記はんだペースト上に
電子部品の電極を接触させて前記プリント配線基板上に
前記電子部品を搭載するステップと、リフローにより前
記電子部品のはんだ付けを行うステップとを有する、電
子部品の実装方法において、前記メタルマスクの前記開
口部の縁部が、前記ランド部の縁部よりも内側となるよ
うに前記開口部を設けることを特徴とする。
【0014】本発明の電子部品の実装方法では、開口部
の縁部をランド部の縁部よりも内側とする。こうするこ
とによって、電子部品を搭載した際にランド部からはん
だが押し出されないようになる。そのため、本発明の電
子部品の実装方法では、リフロー工程によるはんだボー
ルの発生を抑制することができる。
【0015】また、本発明の他の電子部品の実装方法で
は、前記電極と前記プリント配線基板との間に挟まれる
前記開口部の縁部が、前記電極と前記プリント配線基板
との間に挟まれる前記ランド部の縁部よりも内側となる
ように前記開口部を設ける。
【0016】本発明の電子部品の実装方法では、電極の
下側となる開口部の縁部だけをランド部の縁部よりも内
側とする。こうすることによって、はんだペーストの総
量を著しく少なくすることなく、部品を搭載するステッ
プの際にランド部から押し出されるはんだペーストの量
を少なくすることができる。そのため、本発明の電子部
品の実装方法では、ぬれ性の悪いはんだを用いても、は
んだ付け強度を確保したまま、リフロー工程によるはん
だボールの発生を抑制することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態の電子
部品の実装方法を図面を参照して詳細に説明する。本実
施形態の電子部品の実装方法で用いられるはんだペース
トは、PbフリーのSn−Zn系のはんだである。ま
た、実装される電子部品は、リードレスのチップ部品で
あるとする。
【0018】図1は、本実施形態の電子部品の実装方法
を用いて作成される実装構造体の構造を示す断面図およ
び上面図である。図1に示すように、PCB15のラン
ド14上には、はんだ11が塗布されており、そのうえ
に、電極2を有する電子部品1が搭載されている。ま
た、PCB15のランド14の形状は、長方形となって
いるのに対し、充填されたはんだ11の形状、すなわち
メタルマスク13の開口部12の形状は、電子部品1側
に凸となるホームベース形となっている。このように、
本実施形態の電子部品の実装方法では、メタルマスク1
3の開口部12の縁部をランド14の縁部よりも内側と
なるようにメタルマスク13の開口部12を設ける。こ
うすることによって、電子部品1を搭載する際にランド
14からはんだ11が押し出されないようになる。その
ため、本実施形態の電子部品の実装方法では、リフロー
工程によるはんだボールの発生を抑制することができ
る。
【0019】また、メタルマスク13の開口部12のホ
ームベース形の凸部の領域は、電子部品1の電極2とP
CB15との間に挟まれる領域となっている。つまり、
本実施形態の電子部品の実装方法では、電極2の下側と
なる開口部12の縁部をランド14の縁部よりも内側と
なるように開口部12を設ける。こうすることによっ
て、はんだペーストの総量を著しく少なくすることな
く、電子部品1を搭載するステップの際にランド部から
押し出されるはんだペーストの量を少なくすることがで
きる。そのため、本実施形態の電子部品の実装方法で
は、ぬれ性の悪いSn−Zn系はんだを用いても、はん
だ付け強度を確保したまま、リフロー工程によるはんだ
ボールの発生を抑制することができる。
【0020】なお、本実施形態の電子部品の実装方法で
は、メタルマスク13の開口部12の形状がホームベー
ス型となっているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、メタルマスク13の開口部12の縁部が、ラン
ド14の縁部よりも内側となっていれば、メタルマスク
13の開口部12の形状は、どのような形状であっても
よい。
【0021】また、本実施形態の電子部品の実装方法で
は、電子部品がリードレスのチップであるとしたが、タ
ンタルコンデンサ等のL型リードを有する電子部品であ
ってもよい。そして、本実施形態の電子部品の実装方法
では、はんだペーストとしてSn−Zn系はんだを用い
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のは
んだペーストを用いる際にも適用でき、特に、ぬれ性が
悪いはんだペーストを用いる際に有効となる。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子部品の
実装方法では、メタルマスクの開口部の縁部がランド部
の縁部よりも内側となるように開口部を設ける。こうす
ることによって、電子部品を搭載した際にランド部から
はんだが押し出されないようになる。そのため、本実施
形態の電子部品の実装方法では、リフロー工程によるは
んだボールの発生を抑制することができる。
【0023】また、電極の下側となる開口部の縁部だけ
をランド部の縁部よりも内側とすることによって、はん
だペーストの総量を著しく少なくすることなく、部品を
搭載するステップの際にランド部から押し出されるはん
だペーストの量を少なくすることができる。そのため、
本発明の電子部品の実装方法では、ぬれ性の悪いはんだ
を用いても、はんだ付け強度を確保したまま、リフロー
工程によるはんだボールの発生を抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の電子部品の実装方法を用
いて作成される実装構造体の構造を示す断面図および上
面図である。
【図2】電子部品をはんだを用いて実装するための電子
部品の実装方法の一例を示すフローチャートである。
【図3】はんだペースト印刷工程の概要を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 電子部品 2 電極 10 印刷スキージ 11 はんだ 12 開口部 13 メタルマスク 14 ランド 15 PCB 101〜109 ステップ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/18 H05K 1/18 J // B23K 101:42 B23K 101:42 (72)発明者 五十嵐 誠 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 田中 昭広 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 Fターム(参考) 5E319 AA03 AB05 AC01 BB01 BB05 CC33 CD04 CD29 GG03 GG09 GG15 5E336 AA04 CC32 CC42 CC55 EE03 GG05 GG09

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント配線基板のランド部に対応する
    メタルマスクに開口部を設け、前記メタルマスクを前記
    プリント配線基板上に施し、はんだペーストを前記開口
    部に充填したうえで前記メタルマスクを取り除くステッ
    プと、 前記はんだペースト上に電子部品の電極を接触させて前
    記プリント配線基板上に前記電子部品を搭載するステッ
    プと、 リフローにより前記電子部品のはんだ付けを行うステッ
    プとを有する、電子部品の実装方法において、 前記メタルマスクの前記開口部の縁部が、前記ランド部
    の縁部よりも内側となるように前記開口部を設けること
    を特徴とする電子部品の実装方法。
  2. 【請求項2】 前記電極と前記プリント配線基板との間
    に挟まれる前記開口部の縁部が、前記電極と前記プリン
    ト配線基板との間に挟まれる前記ランド部の縁部よりも
    内側となるように前記開口部を設ける請求項1記載の電
    子部品の実装方法。
  3. 【請求項3】 前記はんだペーストは、Pbを含まない
    Sn−Zn系のはんだである請求項1または2記載の電
    子部品の実装方法。
  4. 【請求項4】 前記電子部品は、リードレスのチップで
    ある請求項1から3のいずれか1項記載の電子部品の実
    装方法。
  5. 【請求項5】 前記電子部品は、L型リードを有する部
    品である請求項1から3のいずれか1項記載の電子部品
    の実装方法。
  6. 【請求項6】 表面にランド部が設けられ、該ランド部
    の上にはんだペーストが印刷されたプリント配線基板
    と、該プリント配線基板に実装される電子部品とを有す
    る実装構造体において、 前記はんだペーストの縁部が前記ランド部の縁部よりも
    内側となるように前記はんだペーストが形成されている
    ことを特徴とする実装構造体。
  7. 【請求項7】 前記電極と前記プリント配線基板との間
    に挟まれる前記開口部の縁部が、前記電極と前記プリン
    ト配線基板との間に挟まれる前記ランド部の縁部よりも
    内側となるように前記はんだペーストが形成されている
    請求項6記載の実装構造体。
  8. 【請求項8】 前記はんだペーストは、Pbを含まない
    Sn−Zn系のはんだである請求項6または7記載の実
    装構造体。
  9. 【請求項9】 前記電子部品は、リードレスのチップで
    ある請求項6から8のいずれか1項記載の実装構造体。
  10. 【請求項10】 前記電子部品は、L型リードを有する
    部品である請求項6から8のいずれか1項記載の実装構
    造体。
  11. 【請求項11】 プリント配線基板に電子部品を実装す
    る際に用いられ、前記プリント配線基板のランド部に対
    応する部分にはんだペーストを充填するための開口部が
    設けられているメタルマスクにおいて、 前記開口部の縁部が、前記ランド部の縁部よりも内側と
    なるように、前記開口部が形成されていることを特徴と
    するメタルマスク。
  12. 【請求項12】 前記電子部品の電極と前記プリント配
    線基板との間に挟まれる前記開口部の縁部が、前記電極
    と前記プリント配線基板との間に挟まれる前記ランド部
    の縁部よりも内側となるように前記開口部が形成されて
    いることを特徴とする請求項11記載のメタルマスク。
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