JP2001102735A

JP2001102735A - 実装方法

Info

Publication number: JP2001102735A
Application number: JP27830299A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Yoshida; 智彦吉田; Kazunori Ito; 一記伊藤; Yoji Watanabe; 洋二渡辺
Original assignee: Aiwa Co Ltd
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】リードがファインピッチ化された表面実装型
部品の半田ブリッジを改善する実装方法を得る。【解決手段】メタルマスクを用いてプリント基板３０
にクリーム半田を塗布する塗布工程で、プリント基板３
０のランド一箇所当たりでの半田ペースト３６に塗布薄
部３６Ｃと塗布厚部３６Ｄとを設け、ＩＣ４０をプリン
ト基板３０に載置する載置工程では、塗布薄部３６Ｃ
に、ＩＣ４０のリード４２のうち実装された状態でリー
ド４２とランド３２面との間隔が狭くなる先端部４４Ａ
側を載置する。これにより、半田ペースト３６がリード
４２の半田付け部４４に押されても、先端部４４Ａ側で
は、ランド３２からはみ出す半田ペースト３６のはみ出
し量が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品を基板にクリ
ーム半田によって半田付けする実装方法に関し、特に、
基板のランド一箇所当たりにおけるクリーム半田の塗布
量を調整した塗布工程を有する実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は、高性能化、あるいは
小型・軽量化が加速され、それら電子機器に内蔵される
半導体ＩＣ（以下、単に「ＩＣ」と呼ぶ）においても、
当然ながら、高性能化や高集積化、さらには高密度実装
化の要求が強くなっている。

【０００３】このような背景から、ＩＣは多ピン化及び
ファインピッチ化が進んでおり、最近では、リードピッ
チが０．５〜０．３mmと非常に狭くされたＱＦＰ（Quad
Flat Package）やＴＳＯＰ（Thin Small Outline Pack
age）等も実用化されている。

【０００４】このＱＦＰなどの表面実装型ＩＣは、一般
にクリーム半田（半田ペースト）によって基板に半田付
け（実装）されているが、ここで、従来の実装方法にお
けるクリーム半田印刷の一例を図８に示し、その概要を
説明する。

【０００５】図８に示したクリーム半田印刷機１００の
構成では、ステージ１０２上にプリント基板３０が載置
され、プリント基板３０のパターン面（クリーム半田印
刷面）側にメタルマスク１０４がセットされている。

【０００６】プリント基板３０のクリーム半田印刷面に
は複数のランド３２が設けられており、ランド３２以外
の表面部分はソルダーレジスト３４によって被覆されて
いる。また、メタルマスク１０４には複数の開口部１０
６が設けられており、このメタルマスク１０４が、開口
部１０６を各ランド３２の位置に合わせてプリント基板
３０上にセットされている。

【０００７】したがって、クリーム半田の印刷は、クリ
ーム半田をスキージ１０８によってメタルマスク１０４
上に塗りつけながら（図中矢印Ａ方向へ移動）開口部１
０６に充填して行い、よってランド３２上には、図９
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部１０６の深さや形
状（長さや幅寸法）に応じた半田ペースト１１０が印刷
される。なお、この「半田ペースト」とは、ここではラ
ンドに所定量印刷されたクリーム半田のことを指してい
るが、実質的にはクリーム半田と同義であり、以下、同
様に使い分ける。

【０００８】このようなクリーム半田の塗布工程後は、
図１０に示すように、ランド３２に設けられた半田ペー
スト１１０上に、ＩＣ４０から延出するリード４２の先
端側に位置する半田付け部４４を重ねるようにして（押
入して）ＩＣ４０をプリント基板３０の所定位置にマウ
ントする載置工程があり、さらに、リフロー炉で加熱す
ることにより、半田付け部４４の半田付けを行ってい
る。

【０００９】しかしながら、上記したような実装方法で
は、クリーム半田の供給量が多過ぎる、あるいは、ＩＣ
のマウント時に必要以上の圧力が加わるなどのばらつき
により、半田ペーストがリードに押されてランドからは
み出し、最悪の場合、隣接するランド同士が半田付けさ
れてしまう半田ブリッジになる恐れがある。

【００１０】通常は、半田ペーストがランドから多少は
み出しても、リフロー時に、ランド周囲のソルダーレジ
ストによって半田ペーストのはみ出しがある程度抑制さ
れるため、半田ブリッジの発生率は低く押さえられてい
る。しかし、上述したようなリードがファインピッチ化
されたＩＣでは、ランドの横幅やピッチがＩＣのリード
ピッチに合わせて非常に狭くされるため、従来のような
ソルダーレジストによる抑制のみでは半田ブリッジが完
全に押さえ切れない。

【００１１】さらに、ＱＦＰなどの表面実装型ＩＣは、
図１０に示したように、半田付け部４４の先端部４４Ａ
が下方（ランド３２側）へ若干傾斜するようにフォーミ
ングされている。このため、リード４２の半田付け部４
４を上方から拡大視した図１１に示すように、半田付け
部４４の先端部４４Ａ側では、半田ペースト１１０のは
み出し量が多くなり、リードがファインピッチの場合、
半田ブリッジがさらに起こりやすくなってしまう問題が
ある。

【００１２】また、このような半田ブリッジを防ぐた
め、クリーム半田の供給量を少な目に調整する傾向があ
るが、しかしこれも、半田付け不良を起こしやすくする
要因となっている。

【００１３】つまり、半田の供給量を少なくするために
メタルマスの開口部を小さくすると、リードがファイン
ピッチ化されたＩＣの場合では、クリーム半田の印刷過
程で開口部に均一な量のクリーム半田を充填することが
困難となり、印刷精度が低下して、半田付け箇所でのク
ラック等を招いてしまうからである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、リードがファインピッチ化された表面実装型部
品の半田ブリッジを改善する実装方法を提供することを
課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、マスク部材を用いて基板にクリーム半田を塗布する
塗布工程で、基板のランド一箇所当たりでのクリーム半
田に塗布厚部と塗布薄部とを設ける。そして、部品を基
板に載置する載置工程では、クリーム半田の塗布薄部
に、部品のリードのうち実装された状態でリードとラン
ド面との間隔が狭い狭間隔部を載置して、その部品を基
板に半田付けする。

【００１６】これにより、部品を基板に載置することに
よってクリーム半田がリードに押されても、リードの狭
間隔部では、ランドからはみ出すクリーム半田のはみ出
し量が少なくされる。よって、リードがファインピッチ
化された部品の実装においても、半田ブリッジを改善で
きる。

【００１７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の実装方法におけるクリーム半田の塗布工程が、複数
のマスク部材を用いてクリーム半田をマスク部材毎に塗
布する複数の段階的塗布工程を含んでいる。

【００１８】この複数のマスク部材は、各マスク部材に
設けられた開口部の開口面積がマスク部材毎にそれぞれ
異なっており、クリーム半田の塗布においては、開口部
の開口面積が大きいマスク部材から順に基板上に重ねて
配置する。またこのとき、クリーム半田は、それぞれの
マスク部材を重ねる毎に、重ねたマスク部材の開口部に
順次充填していく。

【００１９】これにより、ランドに塗布されるクリーム
半田は、ランドから遠ざかるにつれて塗布量が段階的に
少なくされる。

【００２０】このように、開口部の開口面積がそれぞれ
異なる複数のマスク部材を用いるといった簡単な方法に
よって、クリーム半田の塗布厚を段階的に調整すること
が可能となり、ランド一箇所当たりでのクリーム半田
に、塗布厚部と塗布薄部とを設けることができる。

【００２１】請求項３に記載の発明では、マスク部材を
用いて基板にクリーム半田を塗布する塗布工程で、基板
のランド一箇所当たりでのクリーム半田に幅広部と幅狭
部とを設ける。そして、部品を基板に載置する載置工程
では、クリーム半田の幅狭部に、部品のリードのうち実
装状態でリードとランド面との間隔が狭い狭間隔部を載
置し、半田付け工程で、その部品を基板に半田付けす
る。

【００２２】これにより、請求項１に記載の発明の場合
と同様、リードの狭間隔部でのクリーム半田のはみ出し
量が少なくされて、部品実装時の半田ブリッジが改善さ
れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００２４】［第１の実施形態］図１には、本発明の第
１の実施形態に係る実装方法において、クリーム半田の
塗布工程に使用するメタルマスクが示されている。ここ
では、一次メタルマスク１０と二次メタルマスク２０と
を用いた２枚のメタルマスクによってクリーム半田を印
刷する形態である。

【００２５】一次メタルマスク１０には、クリーム半田
をプリント基板のランドに印刷するための複数の開口部
１２、１４が形成されている。この開口部１２、１４
は、開口形状が矩形とされている。

【００２６】また、二次メタルマスク２０にも、開口形
状が矩形とされたクリーム半田印刷用の開口部２２が複
数形成されている。開口部２２は、幅が、一次メタルマ
スク１０に設けられた開口部１２の幅寸法と揃えられて
おり（図中矢印Ｗ方向）、長さが、開口部１２の長さ寸
法より短くされて（図中矢印Ｌ方向）、開口面積が開口
部１２よりも小さくなるようにされている。

【００２７】また、二次メタルマスク２０を一次メタル
マスク１０に図示（図１）の向きで所定の位置に重ね合
わせた状態では、開口部２２が、端部２２Ａを開口部１
２の端部１２Ａに位置をほぼ揃えて、開口部１２と重な
って配置されるようになっている。

【００２８】この各メタルマスクを基板上にセットした
状態が、図２に示されている。一次メタルマスク１０及
び二次メタルマスク２０がセットされたプリント基板３
０は、クリーム半田印刷面に電極部としてのランド３２
が設けられており、ランド３２は、基板内、あるいは基
板表面に形成された図示しないパターン（回路部）に繋
がれている。また、プリント基板３０のランド３２以外
の表面部分は、従来のプリント基板と同様、ソルダーレ
ジスト３４によって被覆されている。

【００２９】このプリント基板３０上に、図示のよう
に、一次メタルマスク１０及び二次メタルマスク２０を
順に重ね合わせてセットすると、開口部１２及び開口部
２２がランド３２上の所定の位置に配置される構成であ
る。

【００３０】次に、本実施の形態での実装方法を説明す
る。

【００３１】クリーム半田の塗布工程では、まず、プリ
ント基板３０上に一次メタルマスク１０をセットして開
口部１２をランド３２上に配置する。その後、スキージ
等によって開口部１２にクリーム半田を充填して、半田
ペースト３６Ａを形成する。

【００３２】さらに、二次メタルマスク２０を一次メタ
ルマスク１０上にセットし、再度、スキージ等により開
口部２２にクリーム半田を充填して、半田ペースト３６
Ａの上面に、半田ペースト３６Ａよりも少量の半田ペー
スト３６Ｂを形成する。

【００３３】このような２段階のクリーム半田印刷後
に、二次メタルマスク２０、一次メタルマスク１０の順
に、プリント基板３０から各メタルマスクを取り外す。

【００３４】これにより、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すよ
うな、ランド一箇所当たりで、塗布薄部３６Ｃと塗布厚
部３６Ｄとが設けられた半田ペースト３６が印刷され
る。

【００３５】部品の載置工程では、図４（Ａ）に示すよ
うに、ＩＣ４０を、リード４２の半田付け部４４の先端
部４４Ａ（ランド３２面との間隔が狭い狭間隔部）側が
半田ペースト３６の塗布薄部３６Ｃに位置が合うように
して、プリント基板３０に載置し、半田付け工程で、図
４（Ｂ）に示すように、ＩＣ４０をプリント基板３０に
半田付けする。

【００３６】以下に、本実施の形態での作用を説明す
る。

【００３７】ＩＣ４０の実装においては、半田付け部４
４の先端部４４Ａ側は、根元部４４Ｂ側よりも半田ペー
スト３６への押し込み量が多くされるが、図４（Ａ）、
（Ｂ）で説明したように、リード４２の半田付け部４４
の先端部４４Ａ側を、半田ペースト３６の塗布薄部３６
Ｃに載置したことによって、ランド３２からの半田ペー
スト３６のはみ出し量が少なくなる。

【００３８】以上説明したように、本実施の形態に係る
実装方法では、メタルマスクを用いてプリント基板３０
にクリーム半田を塗布する塗布工程で、プリント基板３
０のランド一箇所当たりでの半田ペースト３６に塗布薄
部３６Ｃと塗布厚部３６Ｄとを設け、ＩＣ４０をプリン
ト基板３０に載置する載置工程では、半田ペースト３６
の塗布薄部３６Ｃに、ＩＣ４０のリード４２のうち実装
された状態でリード４２とランド３２面との間隔が狭い
先端部４４Ａ側を載置したため、ＩＣ４０がプリント基
板３０に載置されて半田ペースト３６がリード４２の半
田付け部４４に押されても、先端部４４Ａ側では、ラン
ド３２からはみ出す半田ペースト３６のはみ出し量が少
なくなる。

【００３９】よって、リードがファインピッチ化された
ＩＣ４０の実装においても、半田ブリッジを改善でき
る。

【００４０】また、本実施の形態では、メタルマスクに
設けられた開口部の開口面積がそれぞれ異なる一次メタ
ルマスク１０と二次メタルマスク２０を用いている。

【００４１】そして、まず開口部の開口面積が大きい一
次メタルマスク１０を、次に開口面積が小さい二次メタ
ルマスク２０を、順にプリント基板３０上に重ねて配置
するとともに、それぞれのメタルマスクを重ねる毎に、
重ねたメタルマスクの開口部（開口部１２、２２）に、
クリーム半田を充填している。

【００４２】これにより、ランド３２に塗布される半田
ペースト３６は、ランド３２から遠ざかるにつれて塗布
量が段階的に少なくされ、このような簡単な方法によっ
て、クリーム半田の塗布厚を段階的に調整することが可
能となり、ランド一箇所当たりでの半田ペースト３６
に、塗布薄部３６Ｃと塗布厚部３６Ｄとを設けることが
できる。

【００４３】さらに、根元部４４Ｂでは半田ペースト３
６の量が多くされているため（塗布厚部３６Ｄ）、図４
（Ｂ）に示すように、半田付けによって適正な半田溜り
３６Ｅが形成されて、半田付け箇所でのクラック等が起
こることはない。

【００４４】なお、クリーム半田の塗布厚を調整して印
刷する半田ペーストは、本実施の形態のような段状に限
定するものではなく、リードの半田付け部の形状に合わ
せて、塗布薄部と塗布厚部との位置や形状等を適宜変更
できるものである。

【００４５】例えば、図５に示すようなリード４３の半
田付け部４５がＶ字状にフォーミングされたＩＣ４１の
場合では、半田ペーストへの押し込み量が大きくなる半
田付け部４５の中央部４５Ｃ付近で、半田ペーストが多
くはみ出すことになる。したがって、図５（Ａ）に示す
ように、半田ペーストを半田付け部４５の形状に合わせ
て部分的に薄く（凹状に）形成することにより（半田ペ
ースト３７）、中央部４５Ｃ付近での半田ペーストのは
み出し量を押さえることができる。

【００４６】またここでも、ランド３２と半田付け部４
５との隙間が大きくなる先端部４５Ａ及び根元部４５Ｂ
では、半田ペースト３７の量が多くされているため（塗
布厚部３６Ｄ）、図５（Ｂ）に示すように、適正量の半
田溜り３７Ａ、３７Ｂが形成されてクラック等が防がれ
る。

【００４７】また、このような凹状の半田ペースト３７
を形成するには、上記した一次メタルマスク１０の開口
部１２に対し、二次メタルマスク２０の開口部２２の数
を増やすのみで、上述した２段階の印刷方法により容易
に実現できる。

【００４８】さらに、クリーム半田の塗布厚を調整する
ために使用するメタルマスクの数は、本実施形態のよう
に２枚に限らず、半田ペーストの形状等に応じて３枚以
上としてもよい。

【００４９】また、開口部付近での板厚が連続的に変化
しているメタルマスクを用いれば、そのメタルマスクを
用いた一回の印刷によってクリーム半田の塗布厚を連続
的に変化させることも可能であり、したがって、半田付
け部の傾斜に合わせ、半田ペーストを連続的に薄く形成
することもできる。

【００５０】さらに、図３に示したような半田ペースト
３６を、リードの半田付け部が実装状態でランド面と平
行となるような一般的なリード部品の実装に適用するこ
ともできる。この場合、図６（Ａ）に示すように、リー
ド部品のリード４６の半田付け部４８は、実装状態（半
田ペースト３６への載置状態）でランド３２面と平行と
なり、よって半田付け部４８全体が、ランド３２との間
隔が狭くなる狭間隔部といえる。

【００５１】したがって、半田付け部４８の根元側を塗
布厚部３６Ｄ付近に位置合わせし、半田付け部４８を半
田ペースト３６の塗布薄部３６Ｃに載置するようにして
リード部品をプリント基板３０に実装することにより、
半田付け部４８によってランド３２から押し出される半
田ペースト３６の量を押さえることでき、半田ブリッジ
の改善や、部品の実装密度向上に繋げられる。

【００５２】また、半田付け後は、図６（Ｂ）に示すよ
うに、塗布厚部３６Ｄによって形成された半田溜り３６
Ｆが半田付け部４８の根元側をランド３２に確実に固着
するため、半田付け不良となることもない。

【００５３】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。

【００５４】図７には、本発明の第２の実施形態に係る
実装方法に使用されるメタルマスク５０と、そのメタル
マスク５０によってランドに塗布された半田ペーストの
平面図が示されている。

【００５５】メタルマスク５０は、図７（Ａ）に示すよ
うに、クリーム半田が充填される開口部５２の開口形状
が台形とされている。したがって、メタルマスク５０に
よりランド３２上に印刷される半田ペーストは、図７
（Ｂ）に示したような平面視にて台形の半田ペースト５
４となる。

【００５６】この半田ペースト５４に、第１の実施形態
で説明したＩＣ４０のリード４２をマウントする際は、
半田ペースト５４の塗布幅が狭くされている幅狭部５４
Ａ側に半田付け部４４の先端部４４Ａを合わせることに
より（塗布幅が広くされている幅広部５４Ｂ側には半田
付け部４４の根元部４４Ｂ側が位置する）、先端部４４
Ａでの半田ペーストのはみ出し量を少なくすることがで
きる。

【００５７】このように、第２の実施形態では、クリー
ム半田の塗布工程で、開口形状を台形とした開口部５２
が形成されているタルマスク５０を用いることにより、
プリント基板３０のランド一箇所当たりでの半田ペース
ト５４に、幅狭部５４Ａと幅広部５４Ｂとを設けること
ができる。

【００５８】したがって、第１の実施形態と同様、半田
付け部４４の先端部４４Ａでの半田ペースト３７のはみ
出し量が少なくされて、リードがファインピッチ化され
た表面実装型ＩＣの実装においても、半田ブリッジが起
きることはない。

【００５９】なお、ランド一箇所当たりでの塗布幅が調
整された半田ペーストは、台形に限らず、三角形などと
することもでき、さらに、塗布幅を連続的に変化させる
ような形態以外にも、部分的、あるいは、段階的に（段
状に）変化させることができる。

【００６０】したがって、図５に示したような半田付け
部４５がＶ字状にフォーミングされたＩＣ４１の場合で
も、半田ペーストの中央部付近での塗布幅を狭くするこ
とにより、半田ペーストへの押し込み量が大きくなる中
央部付近での半田ペーストのはみ出し量を押さえること
ができる。

【００６１】さらに、第１及び第２の実施形態を組み合
わせて、ランド一箇所当たりでの半田ペーストの塗布厚
と塗布幅とを共に調整することも可能である。

【００６２】

【発明の効果】本発明の実装方法は上記構成としたの
で、リードがファインピッチ化された表面実装型部品の
半田ブリッジを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る実装方法に用い
られるメタルマスクを示した斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る実装方法を説明
する、メタルマスクがプリント基板上にセットされた状
態を示す概略側断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る実装方法によっ
て、プリント基板のランドに印刷された半田ペーストを
示す（Ａ）が側断面図、（Ｂ）が平面図である。

【図４】図３の半田ペーストにＩＣのリードをマウント
する過程を示した説明図である。

【図５】他の実施形態による半田ペーストにＩＣのリー
ドをマウントする過程を示した説明図である。

【図６】図３の半田ペーストに一般的な実装部品のリー
ドをマウントする過程を示した説明図である。

【図７】本発明の第２実施の形態に係る実装方法に用い
られるメタルマスク、及び、そのメタルマスクによって
印刷された半田ペーストを示し、（Ａ）がメタルマスク
の平面図であり、（Ｂ）が半田ペーストの平面図であ
る。

【図８】従来の実装方法におけるクリーム半田印刷方法
の一例を示す説明図である。

【図９】図８のクリーム半田印刷方法によってプリント
基板のランドに印刷された半田ペーストを示す（Ａ）が
側断面図、（Ｂ）が平面図である。

【図１０】図９の半田ペーストがランドに印刷されたプ
リント基板にＩＣが実装された状態を示す側面図であ
る。

【図１１】図１０のＩＣのリードがランドに半田付けさ
れている部分を拡大視した平面図である。

【符号の説明】

１０一次メタルマスク（マスク部材）１２開口部２０二次メタルマスク（マスク部材）２２開口部３０プリント基板（基板）３２ランド３６半田ペースト（クリーム半田）３６Ｃ塗布薄部３６Ｄ塗布厚部３７半田ペースト（クリーム半田）４０ＩＣ（部品）４１ＩＣ（部品）４２リード４３リード４４Ａ先端部（狭間隔部）４５Ｃ中央部（狭間隔部）４６リード４８半田付け部（狭間隔部）５０メタルマスク（マスク部材）５２開口部５４半田ペースト（クリーム半田）５４Ａ幅狭部５４Ｂ幅広部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺洋二東京都台東区池之端１丁目２番11号アイワ株式会社内Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FD01 FF22 FF26 5E319 AA03 AB01 BB05 CD29 GG05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品を基板にクリーム半田によって半田
付けする実装方法において、マスク部材を用いて前記基板に前記クリーム半田を塗布
する際、基板のランド一箇所当たりでのクリーム半田に
塗布厚部と塗布薄部とを設ける塗布工程と、前記部品を
前記基板に載置する際、部品のリードのうち実装された
状態で前記リードと前記ランド面との間隔が狭い狭間隔
部を前記塗布薄部に載置する載置工程と、を有することを特徴とする実装方法。
【請求項２】前記塗布工程が、前記マスク部材に設け
られた開口部の開口面積がそれぞれ異なる複数のマスク
部材を用い、前記開口部の開口面積が大きいマスク部材
から順に前記基板上に配置して前記クリーム半田を塗布
する複数の段階的塗布工程を含んでいることを特徴とす
る請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】部品を基板にクリーム半田によって半田
付けする実装方法において、マスク部材を用いて前記基板に前記クリーム半田を塗布
する際、基板のランド一箇所当たりでのクリーム半田に
幅広部と幅狭部とを設ける塗布工程と、前記部品を前記基板に載置する際、部品のリードのうち
実装された状態で前記リードと前記ランド面との間隔が
狭い狭間隔部を前記幅狭部に載置する載置工程と、を有することを特徴とする実装方法。