JP6369000B2 - Solder paste supply method - Google Patents
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Description
本発明は、はんだペーストの供給方法に関する。 The present invention relates to a method for supplying solder paste.
近年、電子部品の小型化が進み、プリント配線板上に小型部品と大型部品の混載が増加している。このため、それぞれのサイズの部品に応じて、はんだペーストが適切な供給量となるプリント配線板にはんだペーストを供給する方法が求められている。 In recent years, miniaturization of electronic components has progressed, and mixed mounting of small components and large components on printed wiring boards has increased. For this reason, there is a need for a method of supplying solder paste to a printed wiring board in which an appropriate amount of solder paste is supplied in accordance with each size component.
従来、プリント配線板にはんだペーストを供給する方法として、スクリーン印刷による方法が広く普及している。小型部品と大型部品が実装される場合、図4(a)に示すように、従来のスクリーン印刷では段付きのメタルマスク100が用いられる。プリント配線基板200の電極600上に対応させて微細開口700、微細開口700より穴の径が大きい開口701が設けられたメタルマスク100をプリント配線基板200上に重ね合わせる。メタルマスク100上のはんだペースト500をスキージ400によって塗布する。はんだペースト500を微細開口700、開口701に充填させる。これにより、図4(b)に示すように、メタルマスク100とプリント配線基板200とを離すことにより、微細開口700、開口701に充填されたはんだペースト500を、プリント配線基板200上に転写して印刷する方法である(特許文献1)。
Conventionally, as a method for supplying a solder paste to a printed wiring board, a method by screen printing has been widely used. When small parts and large parts are mounted, a stepped metal mask 100 is used in conventional screen printing as shown in FIG. A metal mask 100 provided with a
しかしながら、例えば特許文献1に記載した従来のスクリーン印刷の方法では、一方の開口に適したある一定の粒径範囲のはんだペーストのみ用いて印刷する。このため、図4(b)に示すように、例えば、開口701に適したはんだペースト、つまりはんだペーストの粒径が大きい場合、メタルマスクの微細開口700には、最適な量のはんだペーストを供給できないことがあった。よって、メタルマスクの微細開口700のはんだペーストの量にばらつきが発生する。一方、微細開口700に適したはんだペースト、つまりはんだペーストの粒径が小さい場合、メタルマスクの開口701には、粒径の小さいはんだペーストが多量に供給される。このため、はんだの表面面積が増加するため、大気リフローにおいてはんだ表面の酸化膜の除去がうまく行えず未溶融などが発生し、はんだペーストの溶融後、電子部品の実装信頼性が悪化する影響があった。
However, in the conventional screen printing method described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、メタルマスクの微細開口及び開口の双方に、最適な量のはんだ粒を供給することができるはんだペーストの供給方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a solder paste supply method capable of supplying an optimal amount of solder grains to both the fine opening and the opening of the metal mask. The purpose is to do.
本発明の一態様は、一方の面に凹部が形成され、前記凹部にメッシュ開口を有するメッシュが設けられたメタルマスクの他方の面を基板に重ねる工程と、前記メタルマスクの上面に、前記メッシュ開口の径を越える粒径であって融点が第1の融点である第1のはんだ粒と前記メッシュ開口の径未満の粒径であって融点が前記第1の融点よりも高い第2の融点である第2のはんだ粒との少なくとも2種類以上の粒径のはんだ粒のはんだペーストをスキージングし、前記メタルマスクの前記凹部に形成された第1の開口に前記第2のはんだ粒を供給させ、前記メタルマスクの前記凹部以外に形成された、前記第1の開口より径が大きい第2の開口に前記第1のはんだ粒及び前記第2のはんだ粒を供給する工程と、を有するはんだペーストの供給方法である。 In one embodiment of the present invention, a step is provided in which a concave portion is formed on one surface, and the other surface of the metal mask provided with a mesh having a mesh opening is formed on the concave portion, and the mesh is formed on the upper surface of the metal mask. A first solder grain having a particle diameter exceeding the diameter of the opening and having a melting point of the first melting point, and a second melting point having a particle diameter smaller than the diameter of the mesh opening and having a melting point higher than the first melting point. And squeezing a solder paste of at least two kinds of solder grains with the second solder grains, and supplying the second solder grains to the first openings formed in the recesses of the metal mask. And supplying the first solder grains and the second solder grains to a second opening having a diameter larger than that of the first opening formed in a portion other than the concave portion of the metal mask. How to supply paste It is.
以上説明したように、本発明によれば、所定の粒径未満のはんだ粒のみを通過させるため、所定の粒径未満の径のメッシュ開口を持ったメッシュを配することにより、メタルマスクの微細開口に適した粒径のはんだペーストを供給することができる。よって、従来の手法に比べて,微細開口と開口の各々に対応した粒径のはんだ粒の最適な量を供給することが可能となり、はんだ粒の溶融後の電子部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, in order to pass only solder grains having a diameter smaller than a predetermined particle diameter, a fine mesh of the metal mask is provided by arranging a mesh having a mesh opening having a diameter smaller than the predetermined particle diameter. A solder paste having a particle diameter suitable for the opening can be supplied. Therefore, compared with the conventional method, it becomes possible to supply an optimal amount of solder grains having a grain size corresponding to each of the fine openings and the mounting reliability of the electronic component after melting the solder grains. It becomes possible.
(第一実施形態)
以下、第一実施形態について図面を用いて説明する。図1、図2において視覚的に理解しやすいように、メタルマスク1やプリント配線基板2の厚さ、はんだペーストの粒径など、誇張して描いている。
図1は、本発明の第一実施形態におけるはんだペースト5の供給方法を示す図である。図1に示すように、メタルマスク1は、薄膜部1aと厚膜部1bと凹部1cとを備えている。凹部1cは、プリント配線基板2の接触する面の反対のメタルマスク1の面に設けられている。薄膜部1aは、スキージ面8に凹部1cが存在する領域である。薄膜部1aには、プリント配線基板2の電極6a上に対応させて微細開口(第1の開口)71が開けられている。厚膜部1bは、スキージ面8に凹部1cが存在しない領域である。厚膜部1bには、プリント配線基板2の電極6b上に対応させて微細開口71より径が大きい開口(第2の開口)72が開けられている。なお、微細開口71は小型部品を実装する電極6aにはんだペースト5を供給するためのメタルマスク1の開口である。一方、開口72は大型部品を実装する電極6bにはんだペースト5を供給するためのメタルマスク1の開口である。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 and FIG. 2, the thickness of the
FIG. 1 is a diagram showing a method of supplying solder paste 5 in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
メッシュ3は、予めメタルマスク1の凹部1cに配置されている。例えば、メッシュ3の材質は、ステンレス等の金属である。メッシュ3の厚さは、メタルマスク1の凹部1cの深さと同程度である。例えば、厚膜部1bの深さ130μm、薄膜部1aの深さ80μmの場合、凹部1cの深さは50μmとなるため、線径Φ25μm程度のメッシュ3を使用すればよい。また、メッシュ3を厚み方向に圧縮したカレンダータイプを用いる場合にも、圧縮後のメッシュ3の厚さが50μm程度のものを用いればよい。メッシュ3の開口(以下「メッシュ開口300」とする。)のサイズは、はんだ粒10、11(後述)の粒径により決定される。
上述したように、メタルマスク1の凹部1cにメッシュ3を配置することで、スキージ4がスキージ面8と凹部1c間の段差に引っ掛かることなく摺動可能となる。これにより、メタルマスク1の凹部1cのエッジに近い部分にメタルマスク1の微細開口71がある場合でも、メタルマスク1の凹部1cの中央付近と変わらない印刷性が確保できる。
The
As described above, by arranging the
はんだペースト5は、はんだ粒10とはんだ粒11の2種類のはんだ粒を混合したはんだペーストである。また、はんだペースト5は、はんだ粒の粒径分布のピークが2つ存在するはんだペーストでも良い。
図2は、はんだ粒10とはんだ粒11の大きさを示した図である。
図2に示すように、はんだ粒10は、例えば通常用いられる25〜38μm(粒径分布がIPC規格におけるType4に相当)程度の粒径のはんだ粉末である。はんだ粒11は、はんだ粒11は、例えば5〜15μm(粒径分布がIPC規格におけるType6に相当)程度の粒径のはんだ粉末である。
メッシュ開口300は、はんだ粒10の粒径未満であり、且つはんだ粒11の粒径を越えた穴径を有している。よって、メッシュ開口300の穴径は、例えば20μm程度である。
The solder paste 5 is a solder paste in which two types of solder particles, that is,
FIG. 2 is a diagram showing the size of the
As shown in FIG. 2, the
The mesh opening 300 has a hole diameter smaller than the particle diameter of the
スキージ4は、メタルマスク1の微細開口71と開口72にはんだペースト5を刷り込む、また余分なはんだペースト5を掻き取るものであり、例えばステンレス製やゴム製のヘラである。
The
次に、本実施形態のスクリーン印刷のはんだペースト5の供給方法を説明する。
図1(a)に示すように、メタルマスク1の微細開口71、開口72とその微細開口71、開口72に対応したプリント配線基板2の電極6a、6bが一致するように、メタルマスク1をプリント配線基板2上に重ね合わせる。メタルマスク1をプリント配線基板2上に重ね合わせると、メタルマスク1をプリント配線基板2に接触させた状態でスキージ4を摺動させる。これにより、微細開口71と開口72と凹部1cとにはんだペースト5を充填する。
Next, a method for supplying the screen-printed solder paste 5 of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1A, the
メッシュ3が設置してある凹部1cにはんだペースト5を充填した場合、はんだ粒10は、粒径がメッシュ開口300より大きいため、メッシュ開口300を透過することができない。よって、はんだ粒10は、微細開口71に充填されることなく、スキージ4により掻き取られる。一方、はんだ粒11は、粒径がメッシュ開口300より小さいため、メッシュ開口300を通過することができる。よって、はんだ粒11は、微細開口71に充填される。なお、凹部1cに充填したはんだペースト5が押し出されて微細開口71に充填されるため、微細開口71にはんだペースト5が充填されるまで、何度か繰り返しスキージ4を摺動させて印刷を実施しても良い。
厚膜部1bの開口72にはんだペースト5を充填した場合、はんだ粒10とはんだ粒11が開口72に充填される。
最後に、図1(b)に示すように、メタルマスク1とプリント配線基板2とを引き離し、版離れさせる。これにより、プリント配線基板2の表面に所望の量のはんだペースト5が転写される。電子部品をプリント配線基板2に実装するには、例えば電子部品をはんだペースト5上に載せて加熱装置にてリフローを行う。これより、はんだペースト5が溶けて、電子部品をはんだ付けすることで、電子部品をプリント配線基板2に実装する。
When the solder paste 5 is filled in the
When the solder paste 5 is filled in the
Finally, as shown in FIG. 1B, the
上述したように、本実施形態によれば、はんだ粒11のみを通過するようなメッシュ3をメタルマスク1の凹部1cに配することにより、メタルマスク1の微細開口71に効率的にはんだ粒11のみを供給することができる。よって、従来の手法に比べて,微細開口71に最適なはんだ量を供給することが可能となり、溶融後の電子部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by arranging the
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態のはんだペースト5Aの供給方法について説明する。図3は、本発明の第二実施形態のはんだペースト5Aの供給方法を示す図である。なお、図3において、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第一実施形態と異なる点を説明する。また、図3において視覚的に理解しやすいように、メタルマスク1やプリント配線基板2の厚さ、はんだペースト5Aの粒径など、誇張して描いている。
(Second embodiment)
Next, a method for supplying the
第一実施形態では、はんだペースト5は、粒径の異なるはんだ粒10とはんだ粒11の2種類のはんだ粒を混合したはんだペーストであるであるが、第二実施形態では、はんだペースト5Aは、はんだ粒10Aとはんだ粒11Aの2種類のはんだ粒を混合したはんだペーストである。
はんだ粒10Aは、はんだ粒11Aと組成(例えば融点)の異なるはんだ粒である。例えば、はんだ粒10Aの融点は138℃、はんだ粒11Aの融点は210℃である。はんだ粒10Aは粒径が大きく、はんだ粒11Aは粒径が小さい。また、はんだ粒10Aは、例えばSnBi系のはんだ粒である。はんだ粒11Aは、例えばSnAgCu系のはんだ粒である。
本実施形態のスクリーン印刷のはんだペーストの供給方法は、第一実施形態と同様となるため説明は省略する。
In the first embodiment, the solder paste 5 is a solder paste obtained by mixing two kinds of solder particles, that is,
The
Since the method for supplying solder paste for screen printing of this embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に本実施形態の効果を説明する。
一般的に、小型部品は熱容量が小さく、はんだペーストの供給量は少ない。一方、大型部品は熱容量が大きく、はんだペーストの供給量は多い。よって、小型部品と大型部品を混載した電子部品を同一のプリント配線基板2に実装する工程において、加熱装置にてリフローを行った場合、小型部品は最大温度が高く、大型部品は最大温度が低くなる傾向がある。これより、小型部品の最大耐熱温度が大型部品の最大耐熱温度より低い場合、加熱装置にてリフローを行う条件、つまり加熱温度は、小型部品の最大耐熱温度を基準に設定される必要がある。ただし、小型部品の最大耐熱温度を基準に設定される加熱温度でリフローを行うと、大型部品は熱容量が大きいため、大型部品のはんだ接続部分の温度を十分に上げることができない。よって、はんだペーストの溶融が不十分となり、正常な接続が行うことができない場合が発生する。
しかしながら、上述したように、本実施形態によれば、大型部品が搭載される部分である厚膜部1bの開口72にはんだ粒10Aとはんだ粒11Aの混合はんだペースト5Aが供給される。これより、小型部品の最大耐熱温度を基準に設定される加熱温度でリフローを行う場合、融点の低いはんだ粒10が溶けることにより、融点の高いはんだ粒11も同時に低い温度で溶かすことができる。よって、加熱しにくい大型部品においても、十分な接続強度を確保することが可能となる。
また、はんだ粒11Aのみを通過するようなメッシュ3をメタルマスク1の凹部1cに配することにより、メタルマスク1の微細開口71に効率的にはんだ粒11Aのみを供給することができる。よって、従来の手法に比べて,微細開口71に最適なはんだ量を供給することが可能となり、溶融後の電子部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In general, small parts have a small heat capacity and a small amount of solder paste is supplied. On the other hand, large parts have a large heat capacity and a large amount of solder paste is supplied. Therefore, in the process of mounting an electronic component in which a small component and a large component are mixedly mounted on the same printed
However, as described above, according to the present embodiment, the
Further, by arranging the
これにより、上述した本発明の実施形態において、所定の粒径分布のはんだのみを通過するようなメッシュ3を配することにより、メタルマスク1の微細開口71に効率的に細かな粒径のはんだペーストのみを供給することができる。よって、従来の手法に比べて,微細開口71に十分なはんだ量を供給することが可能となり、溶融後の電子部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。
As a result, in the above-described embodiment of the present invention, by arranging the
なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、メッシュ3による分級をより効果的に行うために、超音波で振動するスキージ4やメタルマスク1を超音波で振動させながらスキージングを行う。これにより、メッシュ3を介してはんだペーストが供給される開口において、より効果的に微細なはんだ粒を充填することが可能となる。
In addition, this invention is not restricted to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, what added the various change to the above-mentioned embodiment is included.
For example, in order to perform classification by the
また、上述の実施形態では、粒径の異なる2種類のはんだ粒を混合したはんだペーストを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、メタルマスク1の開口の大きさに応じて粒径の異なる2種類以上のはんだ粒が混合したはんだペーストを使用しても良い。
また、上述の実施形態では、粒径の異なる2種類の混合したはんだペーストを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば1種類のはんだ粒が入ったはんだペーストが複数あり、その複数のはんだペーストの各々のはんだ粒の粒径が互いに異なる複数のはんだペーストを順次用いて、スキージングすることで、メタルマスク1の開口にはんだペーストを供給しても良い。
Moreover, in the above-described embodiment, the solder paste in which two types of solder grains having different particle diameters are mixed is used. However, the present invention is not limited to this. For example, the grain size varies depending on the size of the opening of the
In the above-described embodiment, two types of mixed solder pastes having different particle diameters are used. However, the present invention is not limited to this. For example, there are a plurality of solder pastes containing one type of solder particles. The solder paste may be supplied to the opening of the
1、100 メタルマスク
2、200 プリント配線板
3 メッシュ
4、400 スキージ
5、5A、500 はんだペースト
1a 薄膜部
1b 厚膜部
1c 凹部
10、11、10A、11A、 はんだ粒
6a、6b、600 電極
8 スキージ面
71、700 微細開口
72、701 開口
300 メッシュ開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Metal mask 2,200 Printed
Claims (4)
前記メタルマスクの上面に、前記メッシュ開口の径を越える粒径であって融点が第1の融点である第1のはんだ粒と前記メッシュ開口の径未満の粒径であって融点が前記第1の融点よりも高い第2の融点である第2のはんだ粒との少なくとも2種類以上の粒径のはんだ粒のはんだペーストをスキージングし、前記メタルマスクの前記凹部に形成された第1の開口に前記第2のはんだ粒を供給させ、前記メタルマスクの前記凹部以外に形成された、前記第1の開口より径が大きい第2の開口に前記第1のはんだ粒及び前記第2のはんだ粒を供給する工程と、
を有するはんだペーストの供給方法。 A step in which a concave portion is formed on one surface, and the other surface of the metal mask provided with a mesh having a mesh opening in the concave portion is superimposed on the substrate;
On the upper surface of the metal mask , a first solder grain having a particle size exceeding the diameter of the mesh opening and having a melting point of the first melting point, and a particle size smaller than the diameter of the mesh opening and having a melting point of the first melting point. A first opening formed in the recess of the metal mask by squeezing a solder paste of at least two types of solder grains with a second solder grain having a second melting point higher than the melting point of the metal mask; to supply the second solder grains, the formed other than the concave portion of the metal mask, the first said to the second opening diameter than the opening is larger in the first solder particles and the second solder particles A process of supplying
A method for supplying solder paste comprising:
前記メタルマスクの上面に、前記メッシュ開口の径を越える粒径と前記メッシュ開口の径未満の粒径との少なくとも2種類以上の粒径のはんだ粒のはんだペーストをスキージングし、前記メタルマスクの前記凹部に形成された第1の開口に前記メッシュ開口の径未満の粒径のはんだ粒を供給させ、前記メタルマスクの前記凹部以外に形成された第2の開口に前記はんだ粒を供給する工程と、
を有し、
前記はんだペーストは、はんだ粒の粒径が各々異なる複数のはんだペーストであり、前記複数のはんだペーストを順次スキージングするはんだペーストの供給方法。 A step in which a concave portion is formed on one surface, and the other surface of the metal mask provided with a mesh having a mesh opening in the concave portion is superimposed on the substrate;
The top surface of the metal mask is squeezed with a solder paste of solder particles having at least two kinds of particle diameters, a particle diameter larger than the diameter of the mesh opening and a particle diameter smaller than the diameter of the mesh opening, Supplying solder particles having a particle diameter smaller than the diameter of the mesh opening to the first opening formed in the recess, and supplying the solder particles to the second opening formed in the metal mask other than the recess. When,
Have
The solder paste is a plurality of solder pastes having different solder particle sizes, and the solder paste is supplied by sequentially squeezing the plurality of solder pastes.
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