JP2001308506A - 半田ペースト塗布用マスクおよびこれを用いた電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフローソルダリングによって基板に電子部
品を実装するとき、半田ボールの発生を抑えて半田ペー
ストを塗布することができ、その結果、電子部品を良好
に基板に実装することのできる半田ペースト塗布用マス
クを提供する。 【解決手段】 基板Ｂ上に形成されたパッド１０上に電
子部品Ｅをリフローソルダリングによって表面実装する
とき、予め半田ペーストをパッド１０に塗布しておく際
に用いる半田ペースト塗布用マスク１１であって、マス
ク１１には、電子部品Ｅが実装されるパッド１０に対応
して複数の開口１２が形成されており、マスク１１の開
口１２には、その周縁の所定部位に、内側に向かって凸
となる凸部１３が形成された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、基板上に形成さ
れた導電性実装部に電子部品をリフローソルダリングに
よって表面実装するときに用いる半田ペースト塗布用マ
スク、およびそのマスクを用いた電子部品の実装方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図４に示すように、基板Ｂ上
に、たとえばチップ抵抗器や積層セラミックコンデンサ
等の表面実装型の電子部品Ｅを半田付けして実装する場
合、リフローソルダリングの技術がよく用いられる。表
面実装型の電子部品Ｅを基板Ｂ上に実装するときには、
たとえば公知のフォトリソグラフィー法によって配線パ
ターンＰが形成された基板Ｂに対して、配線パターンＰ
の一端に形成されたパッド１０上に、予め半田ペースト
を塗布しておく。そして、その上に上記電子部品Ｅを装
着した後、リフロー炉において上記リフローソルダリン
グによって半田付けが行われる。

【０００３】より詳細には、配線パターンＰのパッド１
０上に予め半田ペーストを塗布する場合、図５に示すよ
うに、電子部品Ｅを実装するパッド１０に応じて形成さ
れた複数の開口３２を有する半田ペースト塗布用マスク
（以下、単に「マスク」という）３１が用いられる。す
なわち、このマスク３１を基板Ｂ上にセットし、マスク
３１の開口３２に対して、供給された半田ペーストをス
キージ等により押し込むことにより、上記パッド１０上
に半田ペーストを塗布する。この場合、パッド１０は、
図６に示すように、たとえば略矩形状に形成されておれ
ば、上記マスク３１の開口３２は、図７に示すように、
そのパッド１０と略同一の大きさおよび形状を有する略
円形状に形成される。

【０００４】次いで、塗布された半田ペースト上に上記
電子部品Ｅを装着する。このとき、電子部品Ｅは、半田
ペーストの粘性によって基板Ｂ上に一時的に接合される
（「タッキング」ともいう）。その後、基板Ｂは、電子
部品Ｅが装着された状態でリフロー炉に搬送され、リフ
ロー炉においてリフローソルダリングが行われ、電子部
品Ｅが基板Ｂに半田付けされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子部品Ｅの実装工程において、上記マスク３１によって
パッド１０上に半田ペーストが塗布された後、電子部品
Ｅを装着する場合、半田ペーストが電子部品Ｅによって
押しつぶされて電子部品Ｅの側面にあふれ出ることがあ
る。そして、リフロー炉においてリフローソルダリング
が行われる際、あふれた半田ペーストが溶融して、たと
えば直径が約０．３ｍｍの半田ボールを発生させるとき
がある。

【０００６】このような半田ボールが発生すると、隣り
合うパッド１０間を短絡させ、回路の誤動作を引き起こ
すおそれがある。特に最近の基板では、実装部品の高密
度化が図られ、配線パターンＰのパッド１０のピッチが
約０．４ｍｍ以下のものもあり、上記半田ボールの発生
を抑制することが望まれている。

【０００７】そこで、上記半田ボールによるパッド１０
間の短絡を防止するためには、パッド１０の間隔を広げ
て配線パターンＰを形成することが考えられる。しか
し、たとえば、図８に示すように、略矩形状に形成され
たパッド２０を有する配線パターンＰに対して、図９に
示すように、パッド２０間を広げた配線パターンＰを用
いた場合、このパッド２０間に電子部品Ｅ（一点破線参
照）を装着したとき、パッド２０上における電子部品Ｅ
の接合面積が少なくなり、上記タッキングにおいて電子
部品Ｅがずれて接合される可能性がある。そのため、良
好な実装形態が妨げられるおそれがある。

【０００８】また、電子部品Ｅの側面に半田ペーストが
あふれ出るのを防止するために、予め塗布する半田ペー
ストの塗布量を少なくすることも考えられる。しかし、
半田ペーストの塗布量を少なくすれば、電子部品Ｅのパ
ッド２０に対する固着力が弱まり、良好な実装ができな
いといったことになる。

【０００９】また、図８に示すように、パッド２０が略
矩形状に形成される場合、４つの角２０ａが形成される
ことになるが、半田はたとえば約５０μｍの略球形に形
成された粒子からなるので、図１０に示すように、マス
ク４１を用いてパッド２０上に半田ペーストを塗布した
とき、マスク４１の開口４２の角４２ａに半田がひっか
かることがある。そのため、パッド２０に対してその形
状どおりに適切に半田ペーストが塗布されず、この場合
も良好な実装を妨げる原因となっていた。

【００１０】

【発明の開示】本願発明は、上記した事情のもとで考え
出されたものであって、リフローソルダリングによって
基板に電子部品を実装するとき、半田ボールの発生を抑
えて半田ペーストを塗布することができ、その結果、電
子部品を良好に基板に実装することのできる半田ペース
ト塗布用マスクを提供することを、その課題とする。

【００１１】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１２】本願発明の第１の側面によって提供される
半田ペースト塗布用マスクによれば、基板上に形成され
た導電性実装部上に電子部品をリフローソルダリングに
よって表面実装するとき、予め半田ペーストを導電性実
装部に塗布しておく際に用いる半田ペースト塗布用マス
クであって、マスクには、電子部品が実装される導電性
実装部に対応して複数の開口が形成されており、マスク
の開口には、その周縁の所定部位に、内側に向かって凸
となる凸部が形成されたことを特徴とする。より具体的
には、凸部は、導電性実装部において電子部品が実装さ
れる位置に対応する、開口周縁の所定部位に形成されて
いる。

【００１３】この構成によれば、電子部品を基板上にリ
フローソルダリングによって表面実装するとき、予め半
田ペーストが、基板上に形成された導電性実装部として
のパッド上に塗布される。この場合、上記のような半田
ペースト塗布用マスクを用いれば、すなわち、電子部品
が実装されるパッドに対応して形成された複数の開口に
おいて、その周縁の一部に、内側に向かって凸となる凸
部を形成した半田ペースト塗布用マスクを用いれば、パ
ッド上にはこのマスクの開口に応じた形状に半田ペース
トが塗布される。このとき、パッド上には、上記凸部に
対応して部分的に窪むように半田ペーストが塗布され
る。

【００１４】そして、その後に、半田ペースト上に電子
部品が装着されるとき、半田ペーストは電子部品によっ
て押しつぶされるが、半田ペーストの一部は上記窪み部
分に集まるように移動し、全体として略円形状であるパ
ッドの形状に近似するように半田ペーストが広がるよう
になる。これにより、半田ペーストが電子部品の側面か
らあふれ出るようなことがなくなり、半田ボールが発生
されることを防止することができる。そのため、半田ボ
ールが形成されることによるパッド間の短絡等を未然に
防止することができ、半田ボールの発生を抑制して電子
部品を良好に基板上に実装することができる。したがっ
て、パッドの短絡による誤動作を抑えた、信頼性の高い
基板を提供することができる。

【００１５】本願発明の好ましい実施の形態によれば、
凸部の両側には、凸部と連続して凹となる凹部が形成さ
れている。このように、凸部の両側に凹部が形成されて
おれば、基板上には、略円形状のパッドの外側にはみ出
るように半田ペーストが塗布される。そのため、半田ペ
ースト上に電子部品が装着される際に、半田ペーストの
はみ出し部分においても電子部品が接合されることにな
り、半田ペーストに対する電子部品の固着性を適度に高
めることができる。そして、そのままの状態でリフロー
炉に移動されたとしても、電子部品が位置ずれをおこす
ようなことはなく、タッキング性を良好に維持すること
ができる。

【００１６】また、本願発明の他の好ましい実施の形態
によれば、凸部を含む開口の周縁は、連続した曲線ない
し直線になるように形成されている。たとえば、開口の
周縁に角張った箇所があれば、半田ペースト中の半田粒
子の一部が上記角張った箇所にひっかかり、パッドに対
して半田ペーストが適切に塗布されないことがあった
が、上記構成により、半田ペーストを塗布した場合に、
半田が角張った箇所にひっかかることなく、半田ペース
トがスムーズにマスクの開口を通過する。そのため、パ
ッドに対する半田ペーストの充填性を向上させることが
できる。

【００１７】本願発明の他の好ましい実施の形態によれ
ば、マスクの開口は、その全体形状が略円形状ないし略
矩形状に形成されている。このように、マスクの開口が
形成されることにより、パッドの汎用の形状に対応させ
ることができ、精度よく半田ペーストを塗布することが
できる。

【００１８】本願発明の第２の側面によって提供される
電子部品の実装方法によれば、基板上に形成された導電
性実装部上に半田ペーストを塗布する工程と、半田ペー
スト上に電子部品を装着する工程と、半田ペースト上に
装着した電子部品をリフローソルダリングによって基板
に接続する工程とを有する電子部品の実装方法であっ
て、導電性実装部上に半田ペーストを塗布する工程で
は、本願発明の第１の側面によって提供される半田ペー
スト塗布用マスクを用いて半田ペーストを基板に塗布す
ることを特徴とする。

【００１９】本願発明の第２の側面に係る電子部品の実
装方法によれば、本願発明の第１の側面によって提供さ
れる半田ペースト塗布用マスクを用いることにより、本
願の第１の側面に係る半田ペースト塗布用マスクにおけ
る作用効果と同様の効果を奏することができる。

【００２０】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。なお、
以下の説明では、従来の技術の欄で参照した図も適宜参
照する。

【００２２】本実施形態の特徴である半田ペースト塗布
用マスクは、表面実装型の電子部品がリフローソルダリ
ングによって基板上に実装される場合において用いられ
る。以下、上記半田ペースト塗布用マスクが適用され
る、上記電子部品の実装方法を順を追って説明する。

【００２３】この電子部品の実装方法としては、基板上
における配線パターンの一端に形成された導電性実装部
としてのパッド上に半田ペーストを塗布する工程と、半
田ペースト上に電子部品を装着する工程と、半田ペース
ト上に装着した電子部品をリフローソルダリングによっ
て基板に接続する工程とに大別される。

【００２４】上記電子部品が実装される基板としては、
たとえばガラスエポキシからなる平板状の基板Ｂが用い
られ、図４に示すように、上記基板Ｂ上には銅等からな
る配線パターンＰが形成されている。上記配線パターン
Ｐの形成には、公知のフォトリソグラフィー法が用いら
れる。すなわち、表面に銅箔を施した基板Ｂに対してレ
ジスト材料を塗布し、所望のパターンが形成された露光
用マスクを用いて露光・現像をした後、エッチングによ
って銅箔の不要部分を除去することにより導電性実装部
としてのパッド１０を含む配線パターンＰが形成され
る。

【００２５】次に、基板Ｂ上に形成されたパッド１０上
に半田ペーストを塗布する工程では、図１および図２に
示すように、複数の開口１２を有する半田ペースト塗布
用マスク（以下、単に「マスク」という）１１が用いら
れる。すなわち、図２に示すように、このマスク１１を
基板Ｂの上に位置合わせしながら載置し、その上から半
田ペーストを供給する。そして、たとえばスキージ等に
よって半田ペーストを移動させながら開口１２に押し込
むことにより、上記パッド１０上に半田ペーストが塗布
される。

【００２６】マスク１１は、基板Ｂにおけるパッド１０
の配置および形状に応じて基板Ｂごとにそれぞれ作製さ
れる。たとえば基板Ｂ上に、チップ抵抗器Ｅを実装する
場合には、チップ抵抗器Ｅの両端に対応して基板Ｂ上に
一対のパッド１０が形成されるが、マスク１１には、そ
れらのパッド１０に対応して一対の開口１２が形成され
る。

【００２７】より詳細には、図１に示すように、配線パ
ターンＰのパッド１０が、略円形状に形成されている場
合、マスク１１の開口１２も、そのパッド１０の形状に
応じてその全体が略円形状に形成される。そして、マス
ク１１の開口１２には、その周縁の所定部位に、内側に
向かって凸となる凸部１３が形成されている。この凸部
１３は、パッド１０における電子部品Ｅの実装位置１０
ａに対応する、マスク１１の開口１２周縁の部位に形成
され、凸部１３の形状は、湾曲するようにされている。

【００２８】凸部１３の両側には、凸部１３と連続して
凹となる凹部１４がそれぞれ形成されている。この凹部
１４は、略円形状のパッド１０に対して、その外側には
み出るように形成されている。そして、開口１２の周縁
は、連続した曲線ないし直線になるように形成され、角
張った箇所が設けられないようにされている。

【００２９】上記のようなマスク１１を用いて半田ペー
ストを基板Ｂ上に塗布すると、パッド１０上には、マス
ク１１の開口１２の形状に応じた塗布パターンが形成さ
れる。すなわち、上記マスク１１の開口１２によって、
パッド１０上には、開口１２の凸部１３に対応する部位
が窪むように半田ペーストが塗布される。

【００３０】そのため、半田ペースト上に電子部品Ｅが
装着されるとき、半田ペーストは上記電子部品Ｅによっ
て押しつぶされるが、半田ペーストの一部は、上記窪み
部分に集まるように移動し、全体として略円形状である
パッド１０の形状に近似するように半田ペーストが広が
るようになる。これにより、半田ペーストは電子部品Ｅ
の側面からあふれ出ることがなく、半田ボールが発生さ
れることを防止することができる。そのため、半田ボー
ルが形成されることによるパッド１０間の短絡等を未然
に防止することができ、上記短絡による誤動作を抑え
た、信頼性の高い基板を提供することができる。

【００３１】なお、開口１２においてパッド１０の形状
を基準にしたときの、凸部１３の縦方向の幅Ｘおよび横
方向の幅Ｙ（図１参照）は、それぞれ適度な長さに設定
されることが望ましい。すなわち、上記したように、半
田ボールが形成されない程度に、すなわち半田ペースト
が電子部品Ｅの側面からあふれ出ない程度に、凸部１３
の縦および横方向の幅Ｘ，Ｙが設定される。

【００３２】また、開口１２の凸部１３の両側には、凹
部１４が形成されているため、基板Ｂ上には、略円形状
のパッド１０の外側に、はみ出るように半田ペーストが
塗布される。そのため、半田ペースト上に電子部品Ｅが
装着される際に、半田ペーストのはみ出し部分にも電子
部品Ｅの裏面が接合される。したがって、半田ペースト
に対する電子部品Ｅの固着性を適度に高めることができ
る。そして、そのままの状態でリフロー炉に移動された
としても、電子部品Ｅが位置ずれをおこすようなことは
なく、タッキング性を良好に維持することができる。

【００３３】次いで、半田ペースト上に電子部品Ｅを装
着する工程では、上記工程により半田ペーストがパッド
１０上に塗布された後、電子部品Ｅがその半田ペースト
上に装着される。具体的には、電子部品Ｅは、図１に示
すように、各パッド１０を縦方向に略二等分する中心線
の内側の部位１０ａ上に装着される。これは、パッド１
０の電子部品Ｅが実装されない外側の部位において、電
子部品Ｅの両端に接するように半田フィレットを形成し
て電子部品Ｅのパッド１０に対する固着性を高めるため
であり、また、半田フィレットの形成による固着性を目
視により確認するためである。

【００３４】次に、半田ペースト上に装着した電子部品
Ｅをリフローソルダリングによって基板Ｂに接続する工
程では、基板Ｂは、電子部品Ｅを装着した状態でリフロ
ー炉に移送され、リフロー炉において電子部品Ｅは基板
Ｂに半田付けされる。具体的には、印刷された半田ペー
スト中の溶剤を加熱によって乾燥し、半田の粉末成分を
溶融、冷却して電子部品Ｅと基板Ｂとが接続される。こ
のような工程を経て、図４に示すような電子部品Ｅが適
切に実装された基板Ｂを得る。

【００３５】図３は、マスクの開口における変形例を示
す図である。同図によれば、パッド２０が上記のように
略円形状ではなく、図８に示すように、略矩形状に形成
されている場合、マスク２１の開口２２は、その形状に
応じて全体が略矩形状に形成される。開口２２の周縁の
所定部位には、上記した実施形態と同様に、内側に向か
って凸となるように凸部２３が形成され、凸部２３の両
側には、上記凸部２３と連続して凹となる凹部２４が形
成されている。したがって、パッド２０が略矩形状に形
成されていても、その形状に応じ、かつ凸部２３および
凹部２４が形成されたマスク２１を用いることにより、
上記した実施形態と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００３６】さらに、マスク２１の開口２２における隅
部２５は、湾曲するように形成されている。すなわち、
マスク２１の開口２２の周縁は、連続した曲線ないし直
線になるように形成されている。たとえば、開口２２の
周縁に角張った箇所があれば、半田ペースト中の半田粒
子の一部が上記角張った箇所にひっかかり、パッド２０
に対して半田ペーストが適切に塗布されないことがあっ
たが、上記構成により、半田ペーストを塗布した場合
に、半田が角張った箇所にひっかかることがなくなる。
そのため、半田ペーストがマスク２１の開口２２をスム
ーズに通過し、パッド２０に対する半田の充填性を向上
させることができる。なお、マスクの開口は、上記した
略円形状や略矩形状に限るものではなく、パッドの形状
に応じた形状に形成されればよい。

【００３７】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
の形態に限定されるものではない。たとえば、上記半田
ペースト塗布用マスクを用いた実装方法に適用される電
子部品Ｅとしては、上述したチップ抵抗器やコンデンサ
等に限るものではなく、表面実装型のタンタルコンデン
サやダイオード、あるいは３端子以上を有するその他の
電子部品を適用することができる。また、予め半田ペー
ストをパッド上に塗布する方法としては、上記方法に限
るものではない。また、基板の配線パターンは、上記態
様に限定されるものではなく、マスクの開口は、上記配
線パターンに対応して適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る半田ペースト塗布用マスクの要
部平面図である。

【図２】図１に示すマスクおよび基板の要部斜視図であ
る。

【図３】変形例のマスクの要部平面図である。

【図４】電子部品を実装した基板の要部斜視図である。

【図５】従来のマスクおよび基板の要部斜視図である。

【図６】パッドの要部平面図である。

【図７】従来のマスクの要部平面図である。

【図８】他のパッドの要部平面図である。

【図９】他のパッドの要部平面図である。

【図１０】従来の他のマスクの要部平面図である。

【符号の説明】

１０，２０ パッド １１，２１ マスク １２，２２ 開口 １３，２３ 凸部 １４，２４ 凹部 Ｂ 基板 Ｅ 電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 淳一 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 BB05 CC33 CD29 GG05 GG09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された導電性実装部上に電
   子部品をリフローソルダリングによって表面実装すると
   き、予め半田ペーストを上記導電性実装部に塗布してお
   く際に用いる半田ペースト塗布用マスクであって、 上記マスクには、上記電子部品が実装される上記導電性
   実装部に対応して複数の開口が形成されており、 上記マスクの開口には、その周縁の所定部位に、内側に
   向かって凸となる凸部が形成されたことを特徴とする、
   半田ペースト塗布用マスク。
2. 【請求項２】 上記凸部は、上記導電性実装部において
   上記電子部品が実装される位置に対応する、上記開口周
   縁の所定部位に形成された、請求項１に記載の半田ペー
   スト塗布用マスク。
3. 【請求項３】 上記凸部の両側には、上記凸部と連続し
   て凹となる凹部が形成された、請求項１または２に記載
   の半田ペースト塗布用マスク。
4. 【請求項４】 上記凸部を含む上記開口の周縁は、連続
   した曲線ないし直線になるように形成された、請求項１
   ないし３のいずれかに記載の半田ペースト塗布用マス
   ク。
5. 【請求項５】 上記マスクの開口は、その全体形状が略
   円形状ないし略矩形状に形成された、請求項１ないし４
   のいずれかに記載の半田ペースト塗布用マスク。
6. 【請求項６】 基板上に形成された導電性実装部上に半
   田ペーストを塗布する工程と、 上記半田ペースト上に電子部品を装着する工程と、 上記半田ペースト上に装着した電子部品をリフローソル
   ダリングによって上記基板に接続する工程とを有する電
   子部品の実装方法であって、 上記導電性実装部上に半田ペーストを塗布する工程で
   は、請求項１ないし５のいずれかに記載の半田ペースト
   塗布用マスクを用いて上記半田ペーストを上記基板に塗
   布することを特徴とする、電子部品の実装方法。