JP2003318529A - 半田印刷用メタルマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実装強度を確保すると共に半田ボールの発生を
抑制することができる半田印刷用メタルマスクを提供す
ること。 【解決手段】半田印刷用メタルマスク４において、部品
の下面電極領域１５と、該下面電極領域１５に連なり部
品８の側面電極２６への半田フィレット領域１６と、少
なくとも該半田フィレット領域１６の周囲を囲む補助半
田領域１７とに対応する形状の開口部５を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を半田付
け実装するために、基板上に予め電極ランドに対応する
クリーム半田を印刷するときに使用するメタルマスクに
関する。

【０００２】

【従来技術】従来、下面と側面に電極を有する部品を半
田付けするための電極ランドが、下面電極の形状に合っ
た幅（下面電極と側面電極とを結ぶ線に直交する方向で
みたときの下面電極の寸法）を有する四角形状の場合、
半田印刷用メタルマスクの開口部は電極ランドと同一形
状の四角形状に形成され、そのメタルマスクにより半田
印刷を行っていた。このように電極ランドと同形に半田
印刷した場合、電極ランド上の半田に部品を載せ、リフ
ローすると、半田が部品に押されて電極ランド外にはみ
出すことがあり、このはみ出した半田により半田ボール
が発生していた。

【０００３】原因は、電極ランドからはみ出た半田が側
面電極に回り込めないことにある。

【０００４】前記半田ボールの発生を抑制するための手
段として、従来、特開平７−２７３４４１号公報に記載
される、メタルマスクの開口部を小さくする手段があっ
た。

【０００５】この例は、半田印刷用メタルマスクの開口
部を、下面電極に対する電極ランド形状を下面電極の四
角形の面積より少ない三辺を円弧で結んだ形状とした技
術であり、このメタルマスクを用いて印刷した半田に部
品をのせてリフローすると、電極ランドから円弧状を引
いた残りの面積に対応する半田分が従来のものより少な
いので、その分のはみ出しがなくなり、半田ボールの発
生を抑えることができるとするものである。ここには、
開口部の形状として、円弧状以外に、効果の少ないもの
ではあるが、４角形状、４角形状の２角をカットした形
状、５角形状（ホームベース形）も開示されている。

【０００６】このように開口部を小さくして半田量を減
らすと、半田ボールの発生を軽減することができた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、誘電体アンテ
ナのように重量のある部品において半田量を減らすこと
は、実装強度を下げることにもなる。通常、実装強度は
半田付け面を２面以上とすることにより確保している都
合上、リフローの際回り込んで半田付け面を構成するた
めの余分の半田を必要としている。それにも係わらず半
田量を減らすことは実装強度を下げることに繋がってい
た。

【０００８】また、前記電極ランド幅が部品の電極幅と
同じ場合、下面電極により押されてはみ出した半田ボー
ルを吸引する力が弱かった。

【０００９】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、実装
強度を確保すると共に半田ボールの発生を抑制すること
ができる半田印刷用メタルマスクを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、以下の解決手段を採用する。 （１）半田印刷用メタルマスクにおいて、部品の下面電
極領域と、該下面電極領域に連なり部品の側面電極への
半田フィレット領域と、少なくとも該半田フィレット領
域の周囲を囲む補助半田領域とに対応する形状の開口を
設けたことを特徴とする。 （２）上記（１）記載の半田印刷用メタルマスクにおい
て、前記補助半田領域を、前記下面電極領域と前記下面
電極領域を含む前記半田フィレット領域の相互に連続す
る１辺を除いて前記半田フィレット領域の周囲を連続し
て囲むように設けたことを特徴とする。 （３）上記（１）記載の半田印刷用メタルマスクにおい
て、前記補助半田領域を、少なくとも前記下面電極領域
の一部を除いて前記半田フィレット領域と前記下面電極
領域の周囲を連続して囲むように設けたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明は上記のように構成したので部品の
実装強度を確保できると共に半田ボールの発生を抑制す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て詳細に説明する。

【００１３】（実施例１）図１は本発明のメタルマスク
を用いて半田印刷する説明図である。図１（ａ）は部品
の電極構造を示し、図１（ｂ）はメタルマスクの平面図
を示し、図１（ｃ）は電極を設けた基板の平面図であ
り、図１（ｄ）はメタルマスクを用いて印刷した半田領
域を示し、図１（ｅ）はリフロー時の半田の動きを説明
する図であり、図１（ｆ）は図１（ｅ）において部品を
押し付けたときにはみ出した半田Ａの従来例の場合の動
きと本発明の場合の動きを比較して示す図である。

【００１４】部品８は、図１（ａ）に示すように、直方
体の構造を有し、下面電極２５と、それに連なる側面電
極２６を有する。

【００１５】メタルマスク４は、図１（ｂ）に示すよう
に、凸状の開口部５を有している。

【００１６】半田を塗布する基板６には、少なくとも図
１（ｃ）に示すように、部品８の電極２５および２６と
半田付けするための電極ランド３が形成されている。

【００１７】基板６上の半田印刷領域７は、図１（ｃ
ｄ）に示すように、図１（ｂ）の開口部５の形状に対応
した凸状を呈し、図１（ｃ）の電極ランド３を覆うよう
に印刷される。

【００１８】半田印刷領域７は、図１（ｅ）に示すよう
に、リフロー時の半田吸い上げ動作を考慮して、図１
（ａ）の下面電極２５に対応する４角形状の下面電極領
域１５、側面電極領域１４を構成する図１（ａ）の側面
電極２６に対し半田層が吸い上げ形成される長方形の半
田フィレット領域１６、該半田フィレット領域１６の周
囲を略一定幅で囲み、該半田フィレット領域１６への半
田吸い上げ時不足する半田を供給するための補助半田領
域１７、とから構成されている。ただし、下面電極領域
１５と半田フィレット領域１６とで図１（ｃ）の電極ラ
ンド３を構成する。

【００１９】補助半田領域１７の面積は、側面電極２５
の面積と半田フィレット領域１６の面積によって決まる
吸い上げ半田量が適当な量になるように、半田塗布層の
厚みとの関係で決まる。

【００２０】側面電極領域１４は、下面電極領域１５と
半田フィレット領域１６の境界に形成されている。

【００２１】印刷した半田をリフロー処理すると、図１
（ｅ）に矢印で示すように、補助半田領域１７の半田が
半田フィレット領域１６に吸い上げられると共に、下面
電極領域１５に印刷した半田を部品８を押しつけること
によりはみ出した半田Ａも矢印Ｂのように吸い上げる。
このはみ出した半田Ａは従来なら半田ボールになる可能
性があったが、本発明の実施例の場合、矢印Ｂのように
吸い上げられるので、半田ボールとして残ることが無く
なる。

【００２２】実施例１では、図１（ｅ）の下面電極領域
１５は、図１（ａ）に示した部品８の下面電極２５に対
応した４角形状を有している点で、前記公報記載の下面
電極の円弧状より、部品ランド形状と下面電極形状との
差がなくなり、接着力を改善することができる。

【００２３】しかし、このままでは、下面電極の形状は
前記従来例と変わらず半田ボールの発生が問題となる。
本発明はこの問題点を解決するために、半田フィレット
領域１６の周囲を囲むように前記補助半田領域１７を設
けている。

【００２４】従来、図１（ｆ）に示す下面電極領域１５
からはみ出した半田Ａは、矢印Ｃに示す経路を通って半
田フィレット領域１６に吸い上げられる以外は、半田ボ
ールとして残ることになった。本発明の半田印刷用メタ
ルマスク４を用いると、半田印刷領域７は補助半田領域
１７を有するため、前記下面電極領域１５からはみ出し
た半田Ａは前記半田フィレット領域１６よりも距離的に
近い補助半田領域１７を介して半田フィレット領域１６
に吸い上げられる。

【００２５】この結果、本発明の半田印刷用メタルマス
ク４を用いると、半田印刷領域７が補助半田領域１７を
有するため、下面電極領域１５からはみ出した半田Ａを
吸い上げる力が従来のものより格段に大きくなる。

【００２６】このような作用効果を奏する本発明の半田
印刷用メタルマスクは、部品の下面電極領域と、該下面
電極領域に連なり部品の側面電極への半田フィレット領
域９と、少なくとも該半田フィレット領域の周囲を囲む
補助半田領域とに対応する形状の開口部を設けたことを
特徴とする。

【００２７】実施例１の場合、４角形状の吸い上げ領域
１２は、半田フィレット領域１６と補助半田領域１７か
らなる。

【００２８】下面電極領域１５は、図１（ｅ）に示すよ
うに、それより幅広の吸い上げ領域１２の１辺の略中央
部分に連設して設けられ、前記吸い上げ領域１２とで全
体で凸状を呈する。

【００２９】メタルマスク４は、補助半田領域１７を以
上述べたようにして適切に形成することによって、最終
的に図１（ｂ）に示すような開口部５を設けた構造に作
られる。

【００３０】半田印刷は、図１（ｃ）に示す基板６の電
極ランド３相当部上に上記のようにして形成した図１
（ｂ）に示すメタルマスク４を位置合わせし、メタルマ
スク４上からその開口部５を型として図１（ｄ）に示す
ようにクリーム半田を印刷して行う。

【００３１】その結果、図１（ｄ）に示すように下面電
極領域１５と吸い上げ領域１２に半田印刷領域７が印刷
される。

【００３２】次に、図２（ａ）〜図２（ｃ）により部品
実装工程の説明をする。まず、図２（ａ）に示すよう
に、前記図１（ｄ）で形成した基板６の半田印刷領域７
に対し部品８の下面電極２５を位置決めする。

【００３３】次に、図２（ｂ）に示すように、半田印刷
領域７上に部品８を搭載し、部品８を押し下げ下面電極
（図示しない）に半田を接触させる。

【００３４】最後に、リフローを行う。そのとき、図１
（ｅ）の半田印刷領域７の吸い上げ領域１２の内の補助
半田領域１７が半田フィレット領域１６に表面張力によ
り吸い上げられて、図２（ｃ）に示すように半田フィレ
ット領域９が形成される。前記半田フィレット領域９は
部品８の下面電極（図示しない）および図２（ａ）の側
面電極２６の２辺に半田付けされる。

【００３５】なお、半田印刷量は部品の形状、重さ等の
条件により変化させる。この例では、図１（ｂ）に示す
開口部５が凸形状のメタルマスクを例に挙げたが、開口
部の形は凸形状に限定されずに、リフロー時の半田ボー
ルを吸い上げるため、少なくとも下面電極領域に連なる
半田フィレット領域を囲むように補助半田領域を形成す
る形状であれば要件を満足する。

【００３６】（実施例１の効果）本発明の半田印刷用メ
タルマスクを用いると、該メタルマスクにより印刷した
半田印刷領域は、少なくとも下面電極領域に連なる半田
フィレット領域を囲むように補助半田領域を形成できる
ので、リフロー時、半田ボールを吸い上げることがで
き、従って部品の実装強度を増すことができると共に、
半田ボールの発生を防止することができる。

【００３７】（実施例２）図３（ａ）は本発明の実施例
２のメタルマスクを用いたときの略半円形の半田印刷領
域を説明する図である。図３（ａ’）は図３（ａ）の略
半円形の半田印刷領域を画成する開口部５’を有する本
発明の実施例２のメタルマスク４’を示す図である。

【００３８】メタルマスク４’の開口部５’の形状は、
図３（ａ’）に示すように略半円形である。

【００３９】図３（ａ’）の開口部５’に対応する図３
（ａ）の略半円形の半田印刷領域７は、下面電極領域１
５’、半田フィレット領域１６’および補助半田領域１
７’が含まれる。下面電極領域１５’と半田フィレット
領域１６’で電極ランド３を構成する。補助半田領域１
７’はリフロー処理時に吸い上げ半田の供給を行う領域
である。

【００４０】電極ランド３は略半円形に形成され、補助
半田領域１７’はその電極ランド３の周囲を略所定幅で
囲むように円弧状に形成されている。

【００４１】図３（ａ’）のメタルマスク４’の特徴は
下面電極領域１５’、半田フィレット領域１６’および
補助半田領域１７’が左側の直線によって整列されてい
ることにある。補助半田領域１７’は下面電極領域１
５’と半田フィレット領域１６’をそれら相互に連続す
る一辺を除いて包囲するように設けられる。

【００４２】本発明の実施例２の半田印刷用メタルマス
クは、補助半田領域を、下面電極領域と下面電極領域を
含む半田フィレット領域の相互に連続する１辺を除いて
半田フィレット領域の周囲を連続して囲むように設けた
ことを特徴とする。

【００４３】（実施例２の効果）本発明の実施例２の半
田印刷用メタルマスクを用いると、該メタルマスクによ
り印刷した半田印刷領域は、下面電極領域と下面電極領
域を含む半田フィレット領域の相互に連続する１辺を除
いて半田フィレット領域の周囲を連続して囲むように補
助半田領域を形成できるので、リフロー時、半田ボール
を吸い上げることができ、従って部品の実装強度を増す
ことができると共に、半田ボールの発生を防止すること
ができる。

【００４４】（実施例３）図３（ｂ）は実施例３のメタ
ルマスクを用いたときの４角形の半田印刷領域を説明す
る図である。図３（ｂ’）は図３（ｂ）の４角形の半田
印刷領域を画成する開口部５’’を有するメタルマスク
４’’を示す図である。

【００４５】メタルマスク４’’の開口部５’’の形状
は、図３（ｂ’）に示す４角形である。

【００４６】図３（ｂ’）の開口部５’’に対応する図
３（ｂ）の略４角形の半田印刷領域７は、４角形の下面
電極領域１５’’、４角形の半田フィレット領域１
６’’および補助半田領域１７’’が含まれる。下面電
極領域１５’’と半田フィレット領域１６’’で電極ラ
ンド３を構成する。補助半田領域１７’’はリフロー処
理時に吸い上げ半田の供給を行う領域である。

【００４７】電極ランド３は４角形に形成され、補助半
田領域１７’’はその電極ランド３の周囲を略所定幅で
囲むようにコ字状に形成されている。

【００４８】図３（ｂ’）のメタルマスク４’’の特徴
は下面電極領域１５’’および補助半田領域１７’’が
下側の直線によって整列されていることにある。補助半
田領域１７’’は下面電極領域１５’’の一辺を除いて
該下面電極領域１５’’と半田フィレット領域１６’’
を包囲するように設けられる。

【００４９】本発明の実施例３の半田印刷用メタルマス
クは、補助半田領域を、少なくとも下面電極領域の一部
を除いて半田フィレット領域と下面電極領域の周囲を連
続して囲むように設けたことを特徴とする。

【００５０】（実施例３の効果）本発明の実施例３の半
田印刷用メタルマスクを用いると、該メタルマスクによ
り印刷した半田印刷領域は、少なくとも下面電極領域を
含む半田フィレット領域を囲むように補助半田領域を形
成できるので、リフロー時、半田ボールを吸い上げるこ
とができ、従って部品の実装強度を増すことができると
共に、半田ボールの発生を防止することができる。

【００５１】（他の実施例）部品の電極形状は以上に説
明したものに限定されず一般の電極の形状に適応され
る。メタルマスクの開口部も本発明の趣旨を変更しない
範囲においてそれら電極の形状に対応する形状とするこ
とができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、半田印刷用メタルマスクにお
いて、部品の下面電極領域と、該下面電極領域に連なり
部品の側面電極への半田フィレット領域と、少なくとも
該半田フィレット領域の周囲を囲む補助半田領域とに対
応する形状の開口を設けたので、半田ボールの発生を抑
制することができ、部品に合った半田量の調節が可能と
なり、部品の実装強度を向上することができる。

【００５３】また、半田印刷用メタルマスクにおいて、
任意形状の電極形状に応じて補助半田領域を設けること
ができる開口部を設けたので、半田ボールの発生を抑制
することができ、部品に合った半田量の調節が可能とな
り、部品の実装強度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のメタルマスクで半田印刷す
る説明図である。

【図２】本発明の実施例１のメタルマスクを用いて形成
した半田に部品を実装する説明図である。

【図３】本発明の他のメタルマスクに関する説明図であ
る。

【符号の説明】

３ （基板の）電極ランド ４、４’、４’’ メタルマスク ５、５’、５’’ 開口部 ６ 基板 ７ 半田印刷領域 ８ 部品 ９ 半田フィレット領域 １２ 吸い上げ領域 １４ 側面電極領域 １５、１５’、１５’’、１５’’’ 下面電極領域 １６、１６’、１６’’、１６’’’ 半田フィレッ
ト領域 １７、１７’、１７’’、１７’’’ 補助半田領域 ２５ 下面電極 ２６ 側面電極 Ａ はみ出した半田 Ｂ、Ｃ、Ｄ 吸い上げ作用

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松▲崎▼ 哲治 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 田畑 吉之 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 2H114 AB11 EA04 5E319 AA01 AC01 BB05 CD29 GG03 GG15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品の下面電極領域と、該下面電極領域
   に連なり部品の側面電極への半田フィレット領域と、少
   なくとも該半田フィレット領域の周囲を囲む補助半田領
   域とに対応する形状の開口部を設けたことを特徴とする
   半田印刷用メタルマスク。
2. 【請求項２】前記補助半田領域を、前記下面電極領域と
   前記下面電極領域を含む前記半田フィレット領域の相互
   に連続する１辺を除いて前記半田フィレット領域の周囲
   を連続して囲むように設けたことを特徴とする請求項１
   記載の半田印刷用メタルマスク。
3. 【請求項３】前記補助半田領域を、少なくとも前記下面
   電極領域の一部を除いて前記半田フィレット領域と前記
   下面電極領域の周囲を連続して囲むように設けたことを
   特徴とする請求項１記載の半田印刷用メタルマスク。