JP2004314601A - Metal mask and lead-free solder paste printing method using it - Google Patents

Metal mask and lead-free solder paste printing method using it Download PDF

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孝幸 森
Shiyuuichi Komamizu
秀一 駒水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize excellent soldering by preventing the reduction of connection strength caused by the deterioration (oxidization) of a flux in a lead-free solder paste printing method using the solder including tin as the main component and silver, the solder including tin as the main component and silver and copper or the like. <P>SOLUTION: A circuit substrate (2) is provided with an electrode (21) for connecting the tip part of the lead member (6). Two openings (11a, 11b) are formed at the position corresponding to the position of the electrode (21) on the circuit substrate (2) to a metal mask (1). The shapes of the two openings (11a, 11b) are respectively circular or elliptical. Two lead-free solder paste patterns (30a, 30a), which are arranged in the direction of pulling out from the electrode (21) to the other circuit, are printed by using the metal mask (1). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、メタルマルク及びそれを用いた無鉛ソルダペースト印刷方法に関するものである。  The present invention relates to a metal mark and a method for printing a lead-free solder paste using the same.

従来の錫−鉛系のソルダペーストを用いて回路基板に電子部品やリード部材等のリフロー半田付けを行う方法として、図6に示す方法が知られている(例えば、特許文献1)。 先ず、図6(a)の如く、回路基板(2)の電極(21)の位置に対応する部分に開口(11)が設けられたメタルマスク(1)を用意して、図6(b)の如く該メタルマスク(1)を回路基板(2)上に取り付け、錫−鉛系ソルダペースト(3)をメタルマスク(1)上に載せる。次に、印刷用スキージ(4)をメタルマスク(1)の一端から他端に向けて移動させる。これによって、開口(11)内に錫−鉛系ソルダペースト(3)が充填される。そして、メタルマスク(1)を剥離することにより、図6(c)の如く回路基板2上の電極(21)を覆って錫−鉛系ソルダペーストパターン(3a)が印刷されることになる。その後、図6(d)の如く、回路基板(2)上に印刷された錫−鉛系ソルダペーストパターン(3a)の上に電子部品(5)、リード部材(6)等を載せて、リフロー炉内を通過させて半田付けを行う。   As a method of performing reflow soldering of electronic components and lead members on a circuit board using a conventional tin-lead solder paste, a method shown in FIG. 6 is known (for example, Patent Document 1). First, as shown in FIG. 6A, a metal mask (1) having an opening (11) at a portion corresponding to the position of the electrode (21) of the circuit board (2) is prepared. The metal mask (1) is mounted on the circuit board (2) as described above, and the tin-lead solder paste (3) is placed on the metal mask (1). Next, the printing squeegee (4) is moved from one end of the metal mask (1) to the other end. As a result, the opening (11) is filled with the tin-lead solder paste (3). Then, by peeling off the metal mask (1), a tin-lead solder paste pattern (3a) is printed over the electrode (21) on the circuit board 2 as shown in FIG. 6 (c). Thereafter, as shown in FIG. 6 (d), the electronic component (5), the lead member (6) and the like are placed on the tin-lead solder paste pattern (3a) printed on the circuit board (2) and reflowed. Solder is passed through the furnace.

上記印刷用スキージ(4)の素材としては、ウレタンや金属等が用いられるが、ウレタン製のものを用いた場合、メタルマスクのエッジ部分等でウレタンが削り取られ、基板上やソルダペーストパターン内に残るという問題があるため、金属製のものが多く用いられている。   As a material of the printing squeegee (4), urethane, metal, or the like is used. When a material made of urethane is used, the urethane is scraped off at an edge portion of the metal mask and the like. Because of the problem of remaining, metal-made materials are often used.

近年、電子機器に用いられている回路基板は高性能、多機能、小型化が望まれており、そのためには多くの電子部品を基板に実装する必要があるため、リフロー半田付けの技術が用いられており、リフロー半田付けには、従来から上記の錫−鉛系ソルダペーストが多く使用されてきた。   In recent years, circuit boards used in electronic devices have been demanded to have high performance, multifunctionality, and miniaturization. For this purpose, it is necessary to mount many electronic components on the boards. For the reflow soldering, the above-mentioned tin-lead-based solder paste has been often used.

ところが、鉛は毒性を有する重金属であるため、使用後の電子機器及び実装回路基板等が適切に廃棄されず自然界に投棄された場合、酸性雨により前記鉛が可溶性鉛化合物となって流出し、地球環境に悪影響を及ぼすだけでなく、地下水等に流れ込んで動植物や人体に影響を与えるといった問題がある。そのため、鉛を含まない無鉛半田の使用が強く求められている。   However, since lead is a toxic heavy metal, when used electronic devices and mounted circuit boards are not properly disposed of and are dumped in the natural world, the lead becomes a soluble lead compound due to acid rain and flows out, There is a problem that it not only adversely affects the global environment but also flows into groundwater and the like, affecting animals and plants and the human body. Therefore, the use of lead-free solder containing no lead is strongly required.

そこで、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−ビスマス系、錫−亜鉛系、錫−アンチモン系等の無鉛半田が開発され、この様な無鉛半田を含むソルダペーストが用いられるようになっている。特に錫−銀系、錫−銀−銅系半田においては、銀が安定しているため、錫−鉛系半田の代わりに使用しても従来と同程度の信頼性を確保することが出来る。   Accordingly, lead-free solders such as tin-silver, tin-silver-copper, tin-bismuth, tin-zinc, and tin-antimony have been developed, and solder pastes containing such lead-free solders have been used. Has become. In particular, in a tin-silver-based solder or a tin-silver-copper-based solder, silver is stable, so that the same level of reliability as conventional can be ensured even when used in place of the tin-lead-based solder.

このような無鉛ソルダペーストは、錫を主成分とした無鉛半田粉末と、フラックスを混ぜて作製される。ところが、錫−鉛系半田の融点が183℃程度であるのに対し、無鉛の錫−銀系、錫−銀−銅系半田の融点は220℃と高いため、錫−鉛系の半田に使用しているフラックスを使用すると、リフロー半田付け工程において、高融点の半田よりもフラックスが先に揮発してしまって良好な半田付けを行うことが出来ない。   Such a lead-free solder paste is produced by mixing a flux with a lead-free solder powder containing tin as a main component. However, while the melting point of tin-lead solder is about 183 ° C., the melting point of lead-free tin-silver and tin-silver-copper solder is as high as 220 ° C., so that tin-lead solder is used. When the used flux is used, in the reflow soldering process, the flux volatilizes before the high melting point solder, so that good soldering cannot be performed.

そのため、錫−銀系、錫−銀−銅系半田のような高融点の無鉛ソルダペーストに用いられるフラックスとしては、ロジン又は変性ロジンをベースとして、これに溶剤、活性剤、チクソ剤及びその他の添加剤を配合してなるものが一般的に使用されている(例えば、特許文献2)。
特開2002−362003号公報(第2頁、図3) 特開2003−10996号公報(第2頁)
Therefore, tin-silver-based, tin-silver-copper-based solder as a flux used for high melting point lead-free solder paste, based on rosin or modified rosin, solvent, activator, thixotropic agent and other A compound obtained by blending additives is generally used (for example, Patent Document 2).
JP-A-2002-362003 (page 2, FIG. 3) JP-A-2003-10996 (page 2)

上記のような、錫−銀系、錫−銀−銅系等の高融点の無鉛ソルダーペーストを回路基板に印刷する場合、図3に示す如きメタルマスク(1)に設けられている矩形の開口(11)に無鉛ソルダペーストを充填した後、図7(a)に示すようにメタルマスク(1)に沿って金属製の印刷用スキージ(4)との間で大きな摩擦熱が発生しやすい。また、開口(11)の形状が矩形であるため、充填された無鉛ソルダペーストの流動性が悪く、特にエッジ部分(15)で無鉛ソルダペーストが高温化されやすい。ところが、無鉛ソルダペーストに用いられるフラックスは高温に晒されると、化学変化を起こして劣化(酸化)してしまうという特性を有しているため、その摩擦熱により前記フラックスが激しく劣化(酸化)して、半田濡れ性が低下してしまう。その結果、リード部材等の大型部品と回路基板との接続強度が著しく低下し、外部からの圧力及び応力等により、回路基板から部品がはずれ落ちてしまうという問題がある。   When a high melting point lead-free solder paste such as tin-silver or tin-silver-copper is printed on a circuit board, a rectangular opening provided in a metal mask (1) as shown in FIG. After filling the lead-free solder paste in (11), large frictional heat is likely to be generated between the metal printing squeegee (4) and the metal mask (1) as shown in FIG. In addition, since the shape of the opening (11) is rectangular, the flowability of the filled lead-free solder paste is poor, and the temperature of the lead-free solder paste tends to be increased particularly at the edge portion (15). However, the flux used in the lead-free solder paste has the property of undergoing a chemical change and being deteriorated (oxidized) when exposed to a high temperature, so that the frictional heat causes the flux to be severely deteriorated (oxidized). As a result, solder wettability decreases. As a result, there is a problem that the connection strength between a large component such as a lead member and the circuit board is significantly reduced, and the component is detached from the circuit board due to external pressure and stress.

更に、メタルマスク(1)の開口(11)が大きくなると、開口(11)内にソルダペーストを均一に充填することが困難になる。又、図6(d)に示す様に、基板(2)に印刷されたソルダペーストパターン(3a)上に部品を載せた後、リフロー炉内を通過させることによりソルダペーストを溶融させて、基板(2)上に部品を半田付けするリフロー工程においてソルダペーストの溶融に伴って部品がセルフアライメント効果により移動してしまい、所定の位置からずれてしまうという問題があった。   Further, when the opening (11) of the metal mask (1) becomes large, it becomes difficult to uniformly fill the opening (11) with the solder paste. Also, as shown in FIG. 6 (d), after the components are placed on the solder paste pattern (3a) printed on the substrate (2), the solder paste is melted by passing through a reflow furnace, and the substrate is melted. (2) In the reflow step of soldering the component on the upper part, there is a problem that the component moves due to the self-alignment effect due to the melting of the solder paste and is shifted from a predetermined position.

そこで発明の目的は、上記問題に鑑みて、錫−銀系、錫−銀−銅系等の高融点の無鉛ソルダペーストを用いた場合でも、摩擦熱によりフラックスが劣化するのを低減し、良好なリフロー半田付けを行うことが出来るメタルマスク及びそれを用いたソルダペースト印刷方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce the deterioration of the flux due to frictional heat even when a high melting point lead-free solder paste such as tin-silver or tin-silver-copper is used, in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a metal mask capable of performing reflow soldering and a solder paste printing method using the same.

本発明に係るメタルマスクは、リード部材の先端部を接続するための電極が所定パターンに形成されている回路基板を対象として、前記所定パターンの電極上に無鉛ソルダペーストを塗布するためのものであって、前記回路基板上に電極の位置と対応する位置に、前記リード部材が前記電極から他の回路へ向けて引き出される方向に並ぶ2つの開口が形成され、これら2つの開口の形状がそれぞれ円形又は楕円形であることを特徴とする。   The metal mask according to the present invention is for applying a lead-free solder paste on the electrodes of the predetermined pattern, for a circuit board on which electrodes for connecting the leading ends of the lead members are formed in a predetermined pattern. At the position corresponding to the position of the electrode on the circuit board, two openings are formed in which the lead member is arranged in the direction in which the lead member is drawn out from the electrode toward another circuit. It is characterized by being circular or elliptical.

本発明に係る無鉛ソルダペースト印刷方法は、回路基板上に上記本発明のメタルマスクを配置し、該メタルマスクの上面に沿って印刷用スキージを移動させることにより、無鉛ソルダペーストをメタルマスクに押し付けて該無鉛ソルダペーストを該メタルマスクに穿設された開口を通して、前記回路基板に形成されている所定パターンの電極上に印刷するものである。   The lead-free solder paste printing method according to the present invention includes disposing the metal mask of the present invention on a circuit board and moving a printing squeegee along the upper surface of the metal mask, thereby pressing the lead-free solder paste against the metal mask. Then, the lead-free solder paste is printed on electrodes of a predetermined pattern formed on the circuit board through openings formed in the metal mask.

ここで、前記無鉛ソルダペーストは、融点が183℃よりも高い半田を含み、前記回路基板は,他の回路と電気的に接続するためのリード部材が接続される電極を備え、該電極上には、前記リード部材が該電極から他の回路へ向けて引き出される方向に無鉛ソルダペーストパターンが2つ並べて印刷され、これらの無鉛ソルダペーストパターンの形状がそれぞれ円形又は楕円形である。   Here, the lead-free solder paste includes a solder having a melting point higher than 183 ° C., and the circuit board includes an electrode to which a lead member for electrically connecting to another circuit is connected. The two lead-free solder paste patterns are printed side by side in the direction in which the lead member is pulled out from the electrode toward another circuit, and the shape of each of the lead-free solder paste patterns is circular or elliptical.

上記本発明に係る無鉛ソルダペースト印刷方法を用いることにより、印刷用スキージとメタルマスクとの摩擦熱を低減することができると共に、前記メタルマスクの開口内部でのソルダペーストの流動性が向上し、摩擦熱によるソルダペーストの温度上昇を抑制することが出来る。その結果、フラックスの劣化(酸化)による接続強度の低下を防止し、良好な半田付けを行うことが出来る。   By using the lead-free solder paste printing method according to the present invention, it is possible to reduce the frictional heat between the printing squeegee and the metal mask, and improve the flowability of the solder paste inside the opening of the metal mask, A rise in the temperature of the solder paste due to frictional heat can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in connection strength due to deterioration (oxidation) of the flux and to perform good soldering.

以下、本発明の実施形態につき、図面に沿って具体的に説明する。尚、本発明のメタルマスクを用いたソルダペースト印刷方法においては、融点が183℃よりも高い半田を含む無鉛ソルダペースト、例えば錫−銀系又は錫−銀−銅系の半田を含有する無鉛ソルダペーストが用いられる。この様な無鉛ソルダペーストにおいては、銀が安定しているため、錫−鉛系半田の代わりに使用しても、従来と同程度の信頼性を確保することが出来る。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the solder paste printing method using a metal mask according to the present invention, a lead-free solder paste containing solder having a melting point higher than 183 ° C., for example, a lead-free solder containing tin-silver or tin-silver-copper solder is used. Paste is used. In such a lead-free solder paste, since silver is stable, even if it is used instead of a tin-lead-based solder, it is possible to secure the same level of reliability as before.

図4に示す如く、本発明に係るメタルマスク(1)においては、リード部材(6)を接続すべき回路基板上の1つの電極(21)と対応する位置に、リード部材(6)が該電極(21)から引き出される方向に並ぶ2つの開口(11、11)を設け、各開口(11)の面積を従来の開口よりも小さくすると共に、各開口(11)の形状を楕円形に形成している。   As shown in FIG. 4, in the metal mask (1) according to the present invention, the lead member (6) is provided at a position corresponding to one electrode (21) on the circuit board to which the lead member (6) is to be connected. Two openings (11, 11) arranged in the direction of being drawn out from the electrode (21) are provided, the area of each opening (11) is made smaller than the conventional opening, and the shape of each opening (11) is formed in an elliptical shape. are doing.

また図5に示す如く、本発明に係る他のメタルマスク(1)においては、リード部材(6)を接続すべき回路基板上の1つの電極(21)と対応する位置に、リード部材(6)が該電極(21)から引き出される方向及びこれに直交する方向に並ぶ4つの開口(11、11、11、11)を設け、各開口(11)の面積を従来の開口よりも小さくすると共に、各開口(11)を円形に形成している。   As shown in FIG. 5, in another metal mask (1) according to the present invention, the lead member (6) is placed at a position corresponding to one electrode (21) on the circuit board to which the lead member (6) is to be connected. ) Are provided from the electrode (21) and four openings (11, 11, 11, 11) arranged in a direction perpendicular to the direction, and the area of each opening (11) is made smaller than that of the conventional opening. Each opening (11) is formed in a circular shape.

図1は、本発明のソルダペースト印刷方法の工程を示している。該工程においては、図2に示すメタルマスク(1)を用いる。該メタルマスク(1)には、リード部材(6)を接続すべき回路基板上の1つの電極(21)に対応させて、リード部材が該電極から引き出される方向に並ぶ2つの楕円形状の開口(11a、11b)が設けられている。これら2つの開口(11a、11b)の内、リード部材の先端側に位置する一方の第1開口(11a)の面積が、他方の第2開口(11b)の面積よりも小さく形成され、第1開口(11a)の面積S1と第2開口(11b)の面積S2の比は、S1:S2=1:2に設定されている。   FIG. 1 shows the steps of the solder paste printing method of the present invention. In this step, a metal mask (1) shown in FIG. 2 is used. The metal mask (1) has two elliptical openings corresponding to one electrode (21) on the circuit board to which the lead member (6) is to be connected and arranged in the direction in which the lead member is pulled out from the electrode. (11a, 11b) are provided. Of these two openings (11a, 11b), the area of one first opening (11a) located on the tip side of the lead member is formed smaller than the area of the other second opening (11b), The ratio of the area S1 of the opening (11a) to the area S2 of the second opening (11b) is set to S1: S2 = 1: 2.

更に、前記2つの開口(11a、11b)は、リード部材(6)の引き出し方向とは直交する方向の両端が回路基板上の電極(21)から該方向にはみ出す大きさに形成され、そのはみ出し寸法Aは0.3〜0.5mmに設定されている。また第2開口(11b)については、リード部材(6)の引き出し方向側の端部が回路基板上の電極(21)から該方向にはみ出す大きさに形成され、そのはみ出し寸法Bは0.3〜0.5mmに設定されている。更に、2つの開口(11a、11b)の間隔Cは0.3〜0.4mmに設定されている。   Further, the two openings (11a, 11b) are formed such that both ends in a direction orthogonal to the lead-out direction of the lead member (6) protrude from the electrode (21) on the circuit board in the direction. Dimension A is set to 0.3 to 0.5 mm. The second opening (11b) is formed such that the end of the lead member (6) on the drawing direction side protrudes from the electrode (21) on the circuit board in the direction, and the protruding dimension B is 0.3. It is set to 0.5 mm. Further, the distance C between the two openings (11a, 11b) is set to 0.3 to 0.4 mm.

図1(a)に示すように、先ず回路基板(2)の電極(21)の位置に対応する位置に2つの開口(11a、11b)を有する上述のメタルマスク(1)を用意し、図1(b)に示す如く該メタルマスク(1)を回路基板(2)上に取り付ける。次に、錫−銀−銅系無鉛ソルダペースト(30)をメタルマスク(1)上に載せ、印刷用スキージ(4)をメタルマスク(1)の一端から多端に向けて移動させる。これによって、メタルマスク(1)の開口(11a、11b)内に無鉛ソルダペースト(30)が充填される。   As shown in FIG. 1A, first, the above-described metal mask (1) having two openings (11a, 11b) is prepared at a position corresponding to the position of the electrode (21) of the circuit board (2). The metal mask (1) is mounted on the circuit board (2) as shown in FIG. Next, a tin-silver-copper lead-free solder paste (30) is placed on the metal mask (1), and the printing squeegee (4) is moved from one end of the metal mask (1) to multiple ends. Thus, the openings (11a, 11b) of the metal mask (1) are filled with the lead-free solder paste (30).

その後、メタルマスク(1)を回路基板(2)から剥離する。この結果、図1(c)に示す如く回路基板(2)の電極(21)上に無鉛ソルダペーストパターン(30a)が印刷されることになる。その後、図1(d)の如く電極(21)上にソルダペーストパターン(30a)上に電子部品(5)、帯板状のリード部材(6)等を載せて、リフロー炉内を通過させて半田付けを行う。リフロー炉内においてソルダペーストは溶融し、電極からはみ出して塗布されているソルダペーストも電極の範囲内に収まる。   After that, the metal mask (1) is peeled off from the circuit board (2). As a result, a lead-free solder paste pattern (30a) is printed on the electrodes (21) of the circuit board (2) as shown in FIG. 1 (c). Thereafter, as shown in FIG. 1 (d), the electronic component (5), the strip-shaped lead member (6) and the like are placed on the solder paste pattern (30a) on the electrode (21) and passed through the inside of the reflow furnace. Perform soldering. In the reflow furnace, the solder paste is melted, and the solder paste applied outside the electrode falls within the range of the electrode.

上述の無鉛ソルダペースト印刷方法によれば、メタルマスク(1)の開口(11a、11b)内に無鉛ソルダペーストを均一に充填することが容易になる。また、従来は図7(b)に示すメタルマスク(1)の開口(11)のエッジ部(15)とい金属製の印刷用スキージ(4)との間で発生していた摩擦熱が低減されると共に、開口内での無鉛ソルダペースト(30)の流動性が向上して、無鉛ソルダペースト(30)の温度上昇を抑制することが出来る。   According to the above-described lead-free solder paste printing method, it becomes easy to uniformly fill the openings (11a, 11b) of the metal mask (1) with the lead-free solder paste. Further, the frictional heat generated between the edge (15) of the opening (11) of the metal mask (1) and the metal printing squeegee (4) conventionally shown in FIG. In addition, the fluidity of the lead-free solder paste (30) in the opening is improved, and a rise in the temperature of the lead-free solder paste (30) can be suppressed.

また、図2に示す如くリード部材(6)の先端側に位置する第1開口(11a)と他方の第2開口(11b)において、外部からの圧力及び応力が大きく作用する第2開口(11b)の面積を第1開口(11a)の面積より大きく形成し、ソルダペーストを電極からはみ出してパターン印刷することにより、リフロー工程時にリード部材がセルフアライメント効果により移動したとしても、リード部材接続状態で外部から大きな圧力及び応力がかかる電極の前記リード部材引き出し方向の端部及びリード部材引き出し方向とは直交する方向の両端部には、十分な量のソルダーペーストを供給することが出来るので、大きな接続強度を確保することが出来る。この結果、リード部材(6)と回路基板との接続強度が増大し、回路基板からリード部材(6)が外れ難くなる。   In addition, as shown in FIG. 2, the first opening (11a) and the other second opening (11b) located on the distal end side of the lead member (6) have a second opening (11b) where external pressure and stress act greatly. ) Is formed to be larger than the area of the first opening (11a), and the solder paste is protruded from the electrode to perform pattern printing. Therefore, even if the lead member is moved by the self-alignment effect during the reflow process, the lead member is still connected. Since a sufficient amount of solder paste can be supplied to the end of the electrode to which a large pressure and stress is applied from the outside in the lead member lead-out direction and to both ends in the direction perpendicular to the lead member lead-out direction, a large connection Strength can be secured. As a result, the connection strength between the lead member (6) and the circuit board increases, and the lead member (6) hardly comes off from the circuit board.

又、第1開口(11a)と第2開口(11b)の面積比、即ちこれらの開口によって形成される無鉛ソルダペーストの第1印刷部と第2印刷部の面積比は1:1.5〜1:3の範囲に設定することが望ましく、この範囲を越えて第1印刷部の面積が大きい場合、第1印刷部の面積と第2印刷部との差が小さくなり、外部からの圧力に対して接続強度を向上させる効果が十分に得られない。又この範囲を越えて第2印刷部の面積が大きい場合、印刷用スキージにより無鉛ソルダペーストを回路基板に塗布する工程において第2開口(11b)の面積が大きいために無鉛ソルダペーストを均一に塗布することが出来ず、結果的に接続強度が低下する。   Also, the area ratio between the first opening (11a) and the second opening (11b), that is, the area ratio between the first printed portion and the second printed portion of the lead-free solder paste formed by these openings is 1: 1.5 to 1.5. It is desirable to set the ratio in a range of 1: 3. When the area of the first printing section is large beyond this range, the difference between the area of the first printing section and the second printing section becomes small, and the pressure from the outside is reduced. On the other hand, the effect of improving the connection strength cannot be sufficiently obtained. If the area of the second printed portion is larger than this range, the lead-free solder paste is uniformly applied because the area of the second opening (11b) is large in the step of applying the lead-free solder paste to the circuit board using a printing squeegee. And the connection strength decreases as a result.

尚、メタルマスクにおいてリード部材引き出し方向とは直交する方向に2つの開口が併設されている構成では、リード部材接続状態で外部から大きな応力が作用することとなる電極の端部に充分な量のソルダペーストを供給することが出来ないため、接続強度の向上効果が得られない虞がある。   In a configuration in which two openings are provided in the metal mask in a direction orthogonal to the lead member lead-out direction, a sufficient amount of stress is applied to the end of the electrode where a large stress is applied from the outside when the lead member is connected. Since the solder paste cannot be supplied, the effect of improving the connection strength may not be obtained.

本発明の無鉛ソルダペースト印刷方法では、メタルマスク(1)に形成されている2つの開口(11a、11b)の隙間に僅かな間隔が設けられているので、印刷時にソルダペーストの転写性、即ちメタルマスクの抜け性が良好なものとなる。然も、該メタルマスク(1)によって1つの電極(21)上に2つの無鉛ソルダーペーストパターン(30a、30a)が形成され、両パターン(30a、30a)間には僅かな隙間が形成されるので、半田付け時に発生するガスがこの隙間を通過してスムーズに排出されることになる。   In the lead-free solder paste printing method of the present invention, since a small gap is provided in the gap between the two openings (11a, 11b) formed in the metal mask (1), the transferability of the solder paste during printing, that is, The metal mask has good removability. Of course, two lead-free solder paste patterns (30a, 30a) are formed on one electrode (21) by the metal mask (1), and a slight gap is formed between the two patterns (30a, 30a). Therefore, gas generated at the time of soldering passes through this gap and is smoothly discharged.

上述の如く本発明のメタルマスクを用いた無鉛ソルダペースト印刷方法によれば、錫−銀系、錫−銀−銅系等の高融点の無鉛ソルダペーストを用いた場合でも、印刷用スキージとメタルマスクとの摩擦熱を低減することが出来ると共に、メタルマスクの開口内部でのソルダペーストの流動性が向上し、摩擦熱によるソルダペーストの温度上昇を抑制することが出来る。その結果、フラックスの劣化(酸化)による接続強度の低下が防止されて、良好な半田付けを行うことが出来る。   As described above, according to the lead-free solder paste printing method using the metal mask of the present invention, even when a high melting point lead-free solder paste such as tin-silver or tin-silver-copper is used, a printing squeegee and metal The heat of friction with the mask can be reduced, the fluidity of the solder paste inside the opening of the metal mask can be improved, and the temperature rise of the solder paste due to the heat of friction can be suppressed. As a result, a decrease in the connection strength due to the deterioration (oxidation) of the flux is prevented, and good soldering can be performed.

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、本発明の精神から逸脱しない範囲で当該技術分野の専門家であれば可能な種々の変形が可能である。例えば、図8に示す如くメタルマスク(1)に開設された2つの開口(11a、11b)がそれぞれの側部にて互いに繋がっているか旺盛を採用した場合にも、同等の効果を得ることが出来る。又、本発明に係るメタルマスクの開口の形状は、円形又は楕円形のみならず円形又は楕円形の場合と同等の効果が得られる、円形又は楕円形と実質的に同等な形状を含むものとする。   It should be noted that the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications possible by an expert in the technical field can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, even if two openings (11a, 11b) opened in the metal mask (1) are connected to each other on each side as shown in FIG. 8, the same effect can be obtained. I can do it. In addition, the shape of the opening of the metal mask according to the present invention includes not only a circular or elliptical shape but also a shape substantially equivalent to a circular or elliptical shape, which provides an effect equivalent to that of a circular or elliptical shape.

本発明に係る無鉛ソルダペースト印刷方法の工程を示す一連の斜視図である。It is a series of perspective views showing steps of a lead-free solder paste printing method concerning the present invention. 実施例におけるメタルマスクの平面図である。It is a top view of the metal mask in an example. 従来のメタルマスクの平面図である。It is a top view of the conventional metal mask. 1つの電極に対して2つの楕円形の開口を設けたメタルマスクの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a metal mask provided with two elliptical openings for one electrode. 1つの電極上に対して4つの円形の開口を設けたメタルマスクの平面図である。It is a top view of the metal mask which provided four circular openings on one electrode. 従来のソルダペースト印刷方法の工程を示す一連図である。It is a series of figures showing a process of a conventional solder paste printing method. 印刷用スキージをメタルマスクの間における摩擦の発生を説明する断面図(a)及び平面図(b)である。FIGS. 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a generation of friction between a printing squeegee and a metal mask. FIGS. 2つの開口が互いに繋がっているメタルマスクの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a metal mask in which two openings are connected to each other.

符号の説明Explanation of reference numerals

(1) メタルマスク
(11) 開口
(11a) 第1開口
(11b) 第2開口
(15) エッジ部
(2) 回路基板
(21) 電極
(3) 錫−鉛系ソルダペースト
(3a) 錫−鉛系ソルダペーストパターン
(30) 無鉛ソルダペースト
(30a) 無鉛ソルダペーストパターン
(4) 印刷用スキージ
(5) 電子部品
(6) リード部材
(1) Metal mask
(11) Opening
(11a) First opening
(11b) Second opening
(15) Edge
(2) Circuit board
(21) Electrode
(3) Tin-lead solder paste
(3a) Tin-lead solder paste pattern
(30) Lead-free solder paste
(30a) Lead-free solder paste pattern
(4) Printing squeegee
(5) Electronic components
(6) Lead member

Claims (13)

リード部材(6)の先端部を接続するための電極(21)が所定パターンに形成されている回路基板(2)を対象として、前記所定パターンの電極(21)上に無鉛ソルダペースト(30)を塗布するためのメタルマスクにおいて、
前記回路基板(2)上の電極(21)の位置と対応する位置に、前記リード部材(6)が前記電極(21)から他の回路に向けて引き出される方向に並ぶ2つの開口(11a、11b)が形成され、これら2つの開口(11a、11b)の形状がそれぞれ円形又は楕円形であることを特徴とするメタルマスク。
For a circuit board (2) in which electrodes (21) for connecting the tips of the lead members (6) are formed in a predetermined pattern, a lead-free solder paste (30) is formed on the electrodes (21) of the predetermined pattern. In a metal mask for applying
At the position corresponding to the position of the electrode (21) on the circuit board (2), two openings (11a, 11a, 11b) are arranged in a direction in which the lead member (6) is drawn out from the electrode (21) toward another circuit. 11b) is formed, and the shape of these two openings (11a, 11b) is circular or elliptical, respectively.
前記2つの開口(11a、11b)の形状はそれぞれ、前記リード部材(6)の引き出し方向に短軸を有する楕円形であることを特徴とする請求項1に記載のメタルマスク。 The metal mask according to claim 1, wherein the two openings (11a, 11b) each have an elliptical shape having a short axis in a drawing direction of the lead member (6). 前記2つの開口(11a、11b)の内、前記回路基板(2)の電極(21)に接続されるリード部材(6)の先端側に位置する第1開口(11a)の面積が、他方の第2開口(11b)の面積よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載のメタルマスク。 Of the two openings (11a, 11b), the area of the first opening (11a) located on the tip side of the lead member (6) connected to the electrode (21) of the circuit board (2) is the other. The metal mask according to claim 1 or 2, wherein the area is set smaller than the area of the second opening (11b). 前記第1開口(11a)と前記第2開口(11b)の面積比が1:1.5〜1:3に設定されていることを特徴とする請求項3に記載のメタルマスク。 The metal mask according to claim 3, wherein an area ratio of the first opening (11a) and the second opening (11b) is set to 1: 1.5 to 1: 3. 前記2つの開口(11a、11b)は、リード部材(6)の引き出し方向とは直交する方向の両端部が回路基板(2)上の電極(21)からはみ出す大きさに形成されていることを特徴とする請求項1乃至4に記載のメタルマスク。 The two openings (11a, 11b) are formed such that both ends in a direction orthogonal to the drawing direction of the lead member (6) protrude from the electrode (21) on the circuit board (2). The metal mask according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記2つの開口(11a、11b)の内、リード部材の引き出し方向に位置する開口(11b)は、リード部材引き出し方向側の端部が回路基板(2)上の電極(21)から該方向にはみ出す大きさに形成されていることを特徴とする請求項1乃至5に記載のメタルマスク。 Of the two openings (11a, 11b), the opening (11b) located in the lead member drawing direction has an end on the lead member drawing direction side from the electrode (21) on the circuit board (2) in the direction. The metal mask according to claim 1, wherein the metal mask is formed so as to protrude. 前記2つの開口(11a、11b)は、それぞれの側部にて互いに繋がっていることを特徴とする請求項1乃至6に記載のメタルマスク。 7. The metal mask according to claim 1, wherein the two openings are connected to each other at respective side portions. 8. リード部材(6)の先端部を接続するための電極(21)が所定パターンに形成されている回路基板(2)上にメタルマスク(1)を設定し、該メタルマスク(1)の上面に沿って印刷用スキージ(4)を移動させることにより、無鉛ソルダペースト(30)を前記回路基板(2)上の電極(21)の表面を移動させることにより印刷する無鉛ソルダーペースト印刷方法において、
前記回路基板(2)は、リード部材(6)の先端部を接続するための電極(21)を備え、前記メタルマスク(1)には、前記回路基板(2)上の電極(21)の位置と対応する位置に2つの開口(11a、11b)が形成され、これら2つの開口(11a、11b)の形状はそれぞれ円形又は楕円形であって、該メタルマスク(1)を用いることによって、前記電極(21)から他の回路ヘ向けて引き出される方向に並ぶ2つの無鉛ソルダペーストパターン(30a、30a)を印刷することを特徴とする無鉛ソルダペースト印刷方法。
A metal mask (1) is set on a circuit board (2) on which an electrode (21) for connecting the leading end of a lead member (6) is formed in a predetermined pattern, and the metal mask (1) is placed on the upper surface of the metal mask (1). A lead-free solder paste printing method for printing by moving the surface of the electrode (21) on the circuit board (2) by moving the printing squeegee (4) along the surface of the electrode (21) on the circuit board (2).
The circuit board (2) includes an electrode (21) for connecting the tip of a lead member (6), and the metal mask (1) has an electrode (21) on the circuit board (2). Two openings (11a, 11b) are formed at positions corresponding to the positions, and the shapes of these two openings (11a, 11b) are each circular or elliptical, and by using the metal mask (1), A lead-free solder paste printing method, comprising printing two lead-free solder paste patterns (30a, 30a) arranged in a direction to be drawn from the electrode (21) to another circuit.
前記メタルマスク(2)の2つの開口(11a、11b)の内、前記回路基板(2)の電極(21)に接続されるリード部材(6)の先端側に位置する第1開口(11a)の面積が、他方の第2開口(11b)の面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項8に記載の無鉛ソルダペースト印刷方法。 Of the two openings (11a, 11b) of the metal mask (2), a first opening (11a) located on the tip side of a lead member (6) connected to an electrode (21) of the circuit board (2). 9. The method for printing lead-free solder paste according to claim 8, wherein the area of the second opening (11b) is smaller than the area of the other second opening (11b). 前記第1開口(11a)と前記第2開口(11b)の面積比が1:1.5〜1:3に設定されていることを特徴とする請求項9に記載の無鉛ソルダペースト印刷方法。 The lead-free solder paste printing method according to claim 9, wherein an area ratio between the first opening (11a) and the second opening (11b) is set to 1: 1.5 to 1: 3. 前記メタルマスクの2つの開口(11a、11b)は、リード部材(6)の引き出し方向とは直交する方向の両端部が回路基板(2)上の電極(21)からはみ出す大きさに形成されていることを特徴とする請求項8乃至10に記載の無鉛ソルダペースト印刷方法。 The two openings (11a, 11b) of the metal mask are formed so that both ends in a direction orthogonal to the lead-out direction of the lead member (6) protrude from the electrode (21) on the circuit board (2). The method for printing a lead-free solder paste according to claim 8, wherein: 前記メタルマスクの2つの開口(11a、11b) の内、リード部材の引き出し方向に位置する開口(11b)は、リード部材引き出し方向側の端部が回路基板(2)上の電極(21)から該方向にはみ出す大きさに形成されていることを特徴とする請求項8乃至11に記載の無鉛ソルダペースト印刷方法。 Of the two openings (11a, 11b) of the metal mask, the opening (11b) located in the lead member lead-out direction has an end on the lead member lead-out direction side from the electrode (21) on the circuit board (2). The lead-free solder paste printing method according to any one of claims 8 to 11, wherein the solder paste is formed in a size protruding in the direction. 前記無鉛ソルダペースト(30)が、錫を主成分として銀を含む半田、又は錫を主成分として銀及び銅を含む半田から構成されていることを特徴とする請求項8乃至12に記載の無鉛ソルダペースト印刷方法。 The lead-free solder paste according to any one of claims 8 to 12, wherein the lead-free solder paste (30) is made of solder containing tin as a main component and containing silver, or solder containing tin as a main component and containing silver and copper. Solder paste printing method.
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