JP2007227859A

JP2007227859A - 多面取り基板の製造方法及び多面取り基板

Info

Publication number: JP2007227859A
Application number: JP2006050253A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishimoto; 敏男石本; Hiroshi Tsuji; 裕志辻; Kiyotaka Dojo; 清高道場
Original assignee: Orion Electric Co Ltd
Current assignee: Orion Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】多面取り基板の反りに起因する半田付け不良を防止する多面取り基板の製造方法及びこの製造方法によって製造された多面取り基板を提供する。
【解決手段】ＱＦＰの端子の間隔からクリーム半田の厚さを求め、多面取り基板の最大許容幅をリフロー炉通過時にクリーム半田の厚さに等しい反りを生じる場合のリフロー方向に垂直な方向の前記多面取り基板の幅とし、短辺が最大許容幅以下になるように多面取り基板を形成し、クリーム半田の厚さを実現するメタルマスクを使用してクリーム半田を多面取り基板に印刷し、多面取り基板を最大許容幅以下の辺がリフロー方向と垂直になるように配置してリフロー炉を通過させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多面取り基板の製造方法及び多面取り基板に関し、詳しくは、リフロー半田付けによってＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）を実装する多面取り基板の製造方法及び多面取り基板に関する。

ＩＣのパッケージには、端子の数、端子の間隔、基板への実装形態（挿入型、表面実装型）の違いによって、種々のパッケージがある。これらＩＣパッケージの中に、ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）と呼ばれるものがある。これは、表面実装型のＩＣパッケージで、上面から見た形状が略正方形又は略長方形になっている。図３及び図４は、このＱＦＰの一例の斜視図及び寸法を示す説明図である（図４において寸法を示す数字の単位は、ｍｍ）。これらの図に示すように、ＱＦＰ４は、複数の端子４１を４方向に備える。また、このＱＦＰ４の端子４１の間隔は、図４（ａ）に示すように、０．４ｍｍである。

このＱＦＰを半田付けする方法に、リフロー半田付けがある。これは、メタルマスクを使用してクリーム半田を基板上に印刷し、その上に表面実装部品を装着し、リフロー炉を通過させてクリーム半田を溶融させることで半田付けを行う方法である。

近年、機器の小型化や回路の集積化に伴い、ＱＦＰの端子の間隔が小さくなって来ている。このような端子の間隔の小さいＱＦＰをリフロー半田付けする場合、クリーム半田を或る程度の薄さに抑えなければならない。これは、クリーム半田を厚くすると、リフロー炉を通過する際に、クリーム半田が隣接する端子にまで流れ、短絡してしまう可能性が高くなるからである。従って、ＱＦＰの端子の間隔に応じて、クリーム半田の厚さを最適にしなければならない。

図６は、ＱＦＰの端子の間隔と、それに適するクリーム半田の厚さの関係を表したグラフの一例である。同図に示すように、ＱＦＰの端子の間隔の減少に従い、クリーム半田の厚さを減少させなければならない。クリーム半田の厚さは、メタルマスクの厚さによって、制御可能である。即ち、メタルマスクの厚さを減少させることで、クリーム半田の厚さを減少させることができる。通常、クリーム半田の厚さは、メタルマスクの厚さの７５％程度になる。

所で、基板は、リフロー炉を通過する際に熱により反る。この反りの大きさは、基板の材質によって異なる。例えば、紙フェノール樹脂は、ガラスコンポジットに比べて、基板の反りが大きい。また、同じ材質であっても、リフロー炉を通過する方向（リフロー方向と言う）に垂直な方向の基板の幅によって、基板の反りの大きさも変化する。図７は、リフロー方向に垂直な方向の基板の幅に対する、基板の反りの大きさを表したグラフである。リフロー方向に垂直な方向の基板の幅が大きくなると、反りも大きくなる。

このような基板の反りによって、基板上のランドとＱＦＰの端子との距離が変化すると、半田付け不良が生じることがある。一般に、基板が、クリーム半田の厚さよりも大きく反ると、ランドとＱＦＰの端子との距離の変化をクリーム半田で吸収できなくなり、半田付け不良が発生し易くなる。この場合、ＱＦＰの端子の間を短絡させてしまう可能性があるため、クリーム半田の厚さを大きくすることはできない。特に、近年多用されている端子の間隔の小さいＱＦＰを半田付けする場合は、ランドに印刷するクリーム半田の厚さが小さいため、半田付け不良が発生し易くなるという問題があった。

従来、種々の方法で、このような半田付け不良を防止する方法が提案されて来た。特許文献１及び２には、リフロー装置を改良する技術が開示されている。また、特許文献３及び４には、基板を固定する器具を使用する技術が開示されている。

一般に、作業効率の観点から、１つの大きな基材に、複数の基板をまとめて構成する方法が良く使用されている。個々の基板のことを小基板、小基板をまとめた基板を多面取り基板という。図８は、従来の多面取り基板の一例である。多面取り基板１は、複数の小基板２から構成され、各小基板２は境界６によって分割される。また、小基板２には、ＱＦＰ実装箇所３が設けられている。

基材の大きさは、メーカによって異なるが、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ程度のものが多く製造されている。これを小基板に分割する際、両辺共、整数になるように分割すると、基材を無駄なく活用できる。図５は、１辺を分割する数と、その数に対応する幅の対応表を示す説明図である。例えば、１辺を４分割、他辺を９分割すると、２４４ｍｍ×１０３ｍｍの小基板を３６枚得ることができる。なお、２４４ｍｍの４倍や、１０３ｍｍの９倍が、１０００ｍｍにならないのは、切断加工時のロスに起因するものである。

特開２００５−１９９３８６号公報特開２００４−１８８４９６号公報特開２００２−２０４０６６号公報特開平６−４４２００号公報

半田付け不良の原因になる基板の反りを防止する方法として、リフロー装置を改良する方法や、基板を固定する器具を使用する方法が提案されている。しかし、これらは、装置の改善や固定器具が必要であるといったことから、コストが高くなるという問題があった。また、小基板単独では反りが小さくて反り防止を施す必要がない場合であっても、多面取り基板として製造する場合は、等価的に基板の幅が大きくなってしまうため、反り防止を施す必要が発生してしまうという問題があった。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、リフロー装置の改善や固定器具なしに、低コストで、多面取り基板の反りに起因する半田付け不良を防止する多面取り基板の製造方法、及びこの製造方法によって製造された多面取り基板を提供することを目的とする。

請求項１に記載の多面取り基板の製造方法は、リフロー半田付けによってＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）を実装する多面取り基板の製造方法であって、前記ＱＦＰの端子の間隔から前記多面取り基板に印刷するクリーム半田の厚さを求める第１の工程と、前記多面取り基板の最大許容幅を、前記多面取り基板がリフロー炉を通過する際にクリーム半田の厚さに等しい反りを生じる場合の、リフロー方向に垂直な方向の前記多面取り基板の幅とする第２の工程と、短辺が前記最大許容幅以下になるように多面取り基板を形成する第３の工程と、前記クリーム半田の厚さを実現するメタルマスクを使用してクリーム半田を前記多面取り基板に印刷する第４の工程と、前記多面取り基板を前記最大許容幅以下の辺がリフロー方向と垂直になるように配置してリフロー炉を通過させる第５の工程とを有することを特徴とする。

請求項１に記載の多面取り基板の製造方法によれば、リフロー炉通過の際の多面取り基板の反りの大きさを、クリーム半田の厚さ以下に抑えることができる。

請求項２に記載の多面取り基板は、請求項１に記載の多面取り基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする。

請求項２に記載の多面取り基板によれば、リフロー炉通過の際の多面取り基板の反りの大きさを、クリーム半田の厚さ以下に抑えることができる。

本発明によれば、リフロー装置の改善や固定器具なしに、リフロー炉通過の際の多面取り基板の反りの大きさをクリーム半田の厚さ以下に抑えることができるため、多面取り基板の反りに起因する半田付け不良を防止する多面取り基板の製造方法、及びこの製造によって製造された多面取り基板を提供することができる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。尚、以下の実施例は本発明の具体例に過ぎず、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施例の多面取り基板を示す説明図である。多面取り基板１は、複数の小基板２から構成され、各小基板２は境界６によって分割される。また、小基板２には、ＱＦＰ実装箇所３が設けられている。矢印５は、リフロー方向を示し、この方向に沿って、多面取り基板はリフロー炉を通過する。従って、同図中のＷは、リフロー方向に垂直な方向の多面取り基板の幅となる。図２は、本実施例の多面取り基板の小基板を示す説明図であって、図１に示す多面取り基板１を境界６によって小基板２に分割したものである。

以下、本発明の実施例の手順を、工程を追って説明する。まず、リフロー半田付けによって多面取り基板に実装するＱＦＰの端子の間隔から、多面取り基板に印刷するクリーム半田の厚さを求める。これは、図６の、ＱＦＰの端子の間隔とクリーム半田の厚さの関係を示すグラフから求めることができる。例えば、多面取り基板に実装するＱＦＰ端子の間隔が０．４ｍｍであった場合、グラフより、クリーム半田の厚さは、９７．５μｍとなる。

続いて、求めたクリーム半田の厚さから、多面取り基板の最大許容幅を求める。これは、図７の、基板の幅と反りの関係を示すグラフから求めることができる。先に求めたクリーム半田の厚さが９７．５μｍだったため、多面取り基板の反りの大きさが９７．５μｍになる場合の幅を求めると、１３０ｍｍとなる。即ち、リフロー方向に垂直な方向の多面取り基板の幅が１３０ｍｍ以下であれば、反りの大きさがクリーム半田の厚さである９７．５μｍ以下になるため、反りによる半田付け不良を防止できる。

続いて、短辺が最大許容幅（１３０ｍｍ）以下の多面取り基板を形成する。多面取り基板を効率良く構成するためには、図５の表に示す幅に形成することになる。図７のグラフにプロットされている丸は、左から順に、幅が９３ｍｍ、１０３ｍｍ、１１８ｍｍ、１３９ｍｍ、１５８ｍｍ、１９０ｍｍの場合のものであり、これらは、図５において、分割数が、それぞれ、１０、９、８、７、６、５の場合のものである。従って、これらの中で１３０ｍｍ以下の、１１８ｍｍ、１０３ｍｍ、９３ｍｍの何れかを、リフロー方向に垂直な方向の多面取り基板の幅として、多面取り基板を形成する。

続いて、上述のクリーム半田の厚さ（９７．５μｍ）を実現するメタルマスクを使用して、クリーム半田を多面取り基板に印刷する。クリーム半田の厚さがメタルマスクの厚さの７５％になる場合であれば、メタルマスクの厚さを１３０μｍにすれば良い。

続いて、多面取り基板を、前記最大許容幅（１３０ｍｍ）以下の辺がリフロー方向と垂直になるように配置してリフロー炉を通過させる。

このような工程により、リフロー半田付けを行うことで、多面取り基板の反りの大きさを、クリーム半田の厚さ以下に抑えることができる。

以上述べたように、本発明では、リフロー装置の改善や固定器具なしに、リフロー炉通過の際の多面取り基板の反りの大きさをクリーム半田の厚さ以下に抑えることができるため、多面取り基板の反りに起因する半田付け不良を防止する多面取り基板の製造方法、及びこの製造方法によって製造された多面取り基板を提供することができる。

本発明の実施例の多面取り基板を示す説明図である。本発明の実施例の多面取り基板の小基板を示す説明図である。ＱＦＰを示す斜視図である。ＱＦＰの寸法を示す説明図である。分割数と幅の対応表を示す説明図である。ＱＦＰの端子の間隔とクリーム半田の厚さの関係を示すグラフである。基板の幅と反りの関係を示すグラフである。従来の多面取り基板を示す説明図である。

符号の説明

１多面取り基板
２小基板
３ＱＦＰ実装箇所
４ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）
５リフロー方向を示す矢印
６小基板間の境界
４１端子

Claims

リフロー半田付けによってＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）を実装する多面取り基板の製造方法であって、
前記ＱＦＰの端子の間隔から前記多面取り基板に印刷するクリーム半田の厚さを求める第１の工程と、
前記多面取り基板の最大許容幅を、前記多面取り基板がリフロー炉を通過する際にクリーム半田の厚さに等しい反りを生じる場合の、リフロー方向に垂直な方向の前記多面取り基板の幅とする第２の工程と、
短辺が前記最大許容幅以下になるように多面取り基板を形成する第３の工程と、
前記クリーム半田の厚さを実現するメタルマスクを使用してクリーム半田を前記多面取り基板に印刷する第４の工程と、
前記多面取り基板を前記最大許容幅以下の辺がリフロー方向と垂直になるように配置してリフロー炉を通過させる第５の工程と
を有することを特徴とする多面取り基板の製造方法。
請求項１に記載の多面取り基板の製造方法によって製造されたことを特徴とする多面取り基板。