JP2008166310A - 半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混載基板に印刷によりクリーム半田を印刷して半田コートを形成する際に、挿入部品用の貫通孔を塞ぐことのない半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】プリント配線基板の実装面上に、表面実装部品と挿入部品とが実装されてなる回路基板の製造方法において、表面実装部品が半田付けされる第１のランド上に半田ペーストを印刷するとともに、挿入部品が半田付けされる第２のランド上に半田ペーストが複数の領域に分割されて印刷されるように印刷する工程と、半田ペーストが印刷された第１のランド上に、表面実装部品を搭載する工程と、基板を加熱して表面実装部品を第１のランドに半田付けするとともに、第２のランド上に半田による被膜を形成する工程と、挿入部品を第２のランドに半田付けする工程とを実施するものとする。
【選択図】図８

Description

本発明は、半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法に関し、特に、表面実装部品と挿入部品とが実装されてなる回路基板の製造方法、及びこれに用いられる半田印刷マスクと、前記回路基板を構成するプリント配線基板に関する。

近年、電子機器に用いられる回路基板の製造方法として、表面実装技術が多用される。表面実装技術は、特許文献１に記載されているように、スクリーン印刷機によりプリント配線基板のランド上にクリーム半田（半田ペーストとも称される）を印刷（塗布、供給）し、その後、ランド上に表面実装部品を搭載して加熱することにより表面実装部品をランド上に半田付けするものである。

また、回路基板として、同一のプリント配線基板に表面実装部品とともに挿入部品（ディスクリート部品）が実装される、いわゆる混載基板も多く採用されている。混載基板の製造工程においては、上述の表面実装工程を実施した後に、別工程で挿入部品を実装する工程が実施される場合がある。この場合、挿入用部品が半田付けされるランド上に、予め表面実装工程においてクリーム半田を印刷して、半田による被膜（半田コート）を形成し、挿入用部品が半田付けされるランドの酸化を防止する技術が用いられることがある。
特開平９−２４６００号公報

しかしながら、挿入用部品が半田付けされるランド上にクリーム半田を印刷して半田コートを形成する場合、ランドの外形と印刷用のマスクの開口部を略同一形状とすると、溶解後の半田が挿入部品のリード部を挿入するための貫通孔を塞いでしまい、挿入部品のリード部の挿入が困難になってしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、混載基板に印刷によりクリーム半田を印刷して半田コートを形成する際に、挿入部品用の貫通孔を塞ぐことのない半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半田印刷マスクは、表面実装部品及び挿入部品が実装されるプリント配線基板にクリーム半田を印刷するための半田印刷マスクであって、前記挿入部品が半田付けされるランドに対応する開口部は、梁部が形成されることにより複数に分割されてなることを特徴とする。

また、本発明に係るプリント配線基板は、複数の層の配線パターンを有し、実装面上に表面実装部品と挿入部品とが半田付けされるランドが形成されてなるプリント配線基板であって、前記挿入部品が半田付けされる前記ランドを構成する導体部は、前記実装面上にのみに配設されることを特徴とする。

また、本発明に係る回路基板の製造方法は、プリント配線基板の少なくとも一方の主面である実装面上に、表面実装部品と挿入部品とが実装されてなる回路基板の製造方法であって、前記表面実装部品が半田付けされる第１のランド上に半田ペーストを印刷するとともに、前記挿入部品が半田付けされる第２のランド上に前記半田ペーストが複数の領域に分割されて印刷されるように印刷する工程と、前記半田ペーストが印刷された第１のランド上に、表面実装部品を搭載する工程と、前記基板を加熱して前記表面実装部品を前記第１のランドに半田付けするとともに、前記第２のランド上に半田による被膜を形成する工程と、前記挿入部品を前記第２のランドに半田付けする工程とを具備することを特徴とする。

本発明の半田印刷マスクによれば、混載基板に印刷によりクリーム半田を印刷して半田コートを形成する際に、挿入部品用の貫通孔が塞がれることがない半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は回路基板の構成を模式的に表す断面図である。図２は、回路基板の製造方法のフローチャートである。図３は、プリント配線基板の構成を模式的に表す断面図である。図４から図７は、回路基板の製造方法を工程をおって示す説明図である。図８は、挿入部品用ランドの形状と半田印刷マスクの開口部の形状を示す斜視図である。図９は、挿入部品用ランドへの半田の印刷範囲を示す平面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１に示すように、本実施形態の回路基板１は、表面実装部品２と挿入部品（ディスクリート部品）５が同一のプリント配線基板１０に半田付けにより実装されて構成されるものである。表面実装部品２は、例えばチップ状の抵抗、コンデンサ及びダイオードや多ピンのＩＣ等がある。また、挿入部品５は、例えばパワートランジスタやコネクタ等の比較的大型の部品や、複数の部品からなり所定の機能を有する回路を構成するパッケージ（モジュール）部品等がある。なお、本実施形態では、表面実装部品２と挿入部品５の種類は以上に挙げた例に限られるものではないことは言うまでもない。また、以下の説明においては、表面実装部品２と挿入部品５を、機能に関係なく、実装方法の差異のみで区別して称するものとする。

プリント配線基板１０は、図３に示すように、銅箔等からなる複数の配線パターン１１ａ、１３及び１３が積層された、いわゆる多層プリント配線基板であり、各配線パターン１１ａ、１２及び１３は、スルーホール１４の内周壁面部に形成された導体のめっき層１４ａにより電気的に接続されているものである。

プリント配線基板１０の一方の主面である実装面１０ａ上には、第１のランドである表面実装用ランド１１及び第２のランドである挿入部品用ランド２１が形成されている。表面実装用ランド１１及び挿入部品用ランド２１は、配線パターン１１ａを構成する導体層のうち、ソルダーレジストにより被覆されておらず、それぞれ表面実装部品２のリード部３及び挿入部品５のリード部６が半田付けされる領域のことである。

また、本実施形態のプリント配線基板１０では、挿入部品用ランド２１は実装面１０ａ上にのみ形成されている。すなわち、本実施形態では、挿入部品５のリード部６が挿入される貫通孔２２の内周壁面部上には、スルーホール１４の構造とは異なり、導体からなる層が形成されていないのである。

上述した構成を有するプリント配線基板１０に、表面実装部品２及び挿入部品５を実装し、回路基板１を製造する工程について、図２に示すフローチャートと図４から図９を参照して以下に説明する。プリント配線基板１０の製造については、公知の多層基板の製造方法により実施されるものであるためその説明は省略するものとする。

まず、図４に示すように、スクリーン印刷機により、プリント配線基板１０の実装１０ａ上に形成された表面実装用ランド１１上及び挿入部品用ランド２１上に、クリーム半田（半田ペーストとも称する）３０を印刷する（ステップＳ０１）。スクリーン印刷機は、半田印刷マスク４０に形成された所定の形状の開口部を介して、クリーム半田３０を表面実装用ランド１１上及び挿入部品用ランド２１上に供給する装置である。

ここで、本実施形態においては、図８に示すように、半田印刷マスク４０の開口部のうちの、挿入部品用ランド２１上にクリーム半田３０を印刷するための挿入部品用開口部４１は、複数に分割されて形成されている。

より具体的には、半田印刷マスク４０の挿入部品用開口部４１は、略円形状の挿入部品用ランド２１と略同一の略円形状の外周形状を有するものであるが、さらに、該開口を複数に分割する梁部４２が形成されている。本実施形態では、平面視で略円形状の挿入部品用開口部４１は、梁部４２により周方向に三等分されるものであり、言い換えれば、挿入部品用開口部４１は、３つの扇状の開口部４１ａから４１ｃにより構成されているのである。

すなわち、ステップＳ０１においては、挿入部品用開口部４１を有する半田印刷マスク４０を使用して挿入部品用ランド２１上にクリーム半田３０が印刷される領域は、図９の網掛けの領域に示すように、平面視で貫通孔２２の周方向に複数に分割されるのである。なお、同時に印刷される表面実装用ランド１１上には、従来と同様に、表面実装用ランド１１と略同一の形状でクリーム半田３０が印刷されるものである。

次に、図５に示すように、表面実装機により、表面実装部品２を、クリーム半田３０が印刷された状態の表面実装用ランド１１上に搭載する（ステップＳ０２）。表面実装機は、搬送されてきたプリント配線基板１０の実装面１０ａ上の所定の位置に、所定の表面実装部品２を位置決めして搭載するものである。

次に、図６に示すように、リフロー装置により、表面実装部品２が搭載された状態のプリント配線基板１０を、所定の時間だけ所定の温度にまで加熱し、クリーム半田３０を溶解させることで、表面実装部品２を表面実装用ランド１１に半田付けする（ステップＳ０３）。

このステップＳ０３のリフロー時において、挿入部品用ランド２１上のクリーム半田３０の同時に溶解するため、挿入部品用ランド２１の表面上は半田３１により被覆される。すなわち、挿入部品用ランド２１は、いわゆる半田コート（半田レベラ処理）が施された状態となる。

次に、図７に示すように、挿入部品５のリード部６を貫通孔２２に挿入し、リード部６を挿入部品用ランド２１に半田付けする（ステップＳ０４及びＳ０５）。
以上により、プリント配線基板１０に、表面実装部品２及び挿入部品５が実装され、本実施形態の回路基板１の製造工程が終了するのである。

上述した本実施形態の効果を以下に説明する。
本実施形態の回路基板１の製造方法においては、ステップＳ０１のクリーム半田印刷工程において、実装部品用ランド１１上と挿入部品用ランド２１上とに同時にクリーム半田３０を印刷する場合に、挿入部品用ランド２１上には、クリーム半田３０が複数の領域に分割されて印刷される。

このように、挿入部品用ランド２１上に、クリーム半田３０を複数の領域に分割して印刷することにより、ステップＳ０３のリフロー工程においてクリーム半田３０を溶解させた場合に、溶解した半田が表面張力によって貫通孔２２を塞いでしまうように広がってしまうことがない。

また、本実施形態のプリント配線基板１０においては、挿入部品用ランド２１は、実装面１０ａ上にのみ形成されている。すなわち、挿入部品５のリード部６が挿入される貫通孔２２は、その内周壁面部上に導体からなる層が形成されていない。いわば、本実施形態のプリント配線基板１０は、複数の配線パターン１１ａ、１２及び１３が積層された、いわゆる多層プリント配線基板でありながら、挿入部品５が実装される領域のみは、単層のプリント配線基板のように構成されているのである。

このように、挿入部品用ランド２１を、実装面１０ａ上にのみ形成することにより、ステップＳ０３のリフロー工程においてクリーム半田３０を溶解させた場合に、溶解した半田が貫通孔２２内に入り込んだとしても半田はそのまま貫通孔２２を通過するため、半田が貫通孔２２内に留まって貫通孔２２を塞いでしまうことがない。

したがって、本実施形態によれば、混載基板に印刷により半田を印刷して半田コートを形成する際に、挿入部品用の貫通孔を塞ぐことがないのである。

また、上述のように、本実施形態によれば、貫通孔２２が半田により塞がれてしまうことがないため、ステップＳ０４の挿入部品５の挿入工程において、挿入部品５のリード部６を、貫通孔２２に容易かつ確実に挿入することができ、回路基板１の歩留まりを向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態では、挿入部品用ランド２１は、実装面１０ａ上にのみ形成されているため、半田付けされた挿入部品５を容易に取り外すことが可能であり、修正作業や修理作業に必要な工数を減らすことができる。

また、本実施形態においては、表面実装部品２を実装する工程であるステップＳ０１のクリーム半田印刷工程において、同時に挿入部品用ランド２１上にクリーム半田３０を印刷することにより、後のステップＳ０３のリフロー工程において、表面実装部品２の半田付けと同時に挿入部品用ランド２１上に半田コートを施すことが可能となる。すなわち、工程を増やすことなく、挿入部品用ランド２１上に半田コートを施すことが可能となる。

このように、挿入部品用ランド２１上に半田コートを施すことにより、続くステップＳ０４及びＳ０５の挿入部品実装工程の実施前に、挿入部品用ランド２１が酸化してしまうことを防止することが可能となる。これにより、ステップＳ０１からステップＳ０３のいわゆる表面実装工程と、ステップＳ０４及びＳ０５の挿入部品実装工程との間に時間的隔たりがあったとしても、回路基板１を品質を落とすことなく製造することが可能となる。例えば、本実施形態によれば、ステップＳ０１からステップＳ０３のいわゆる表面実装工程とステップＳ０４及びＳ０５の挿入部品実装工程とを、異なる工場において行うことも可能となり、回路基板１の製造工程の設計の自由度が向上する。

また、このように、表面実装部品２の半田付けと同時に挿入部品用ランド２１上に半田コートを施すことにより、ステップＳ０４及びＳ０５の挿入部品実装工程に先立って、挿入部品用ランド２１上には半田盛りが行われた状態となるため、ステップＳ０５における挿入部品の半田付け作業の工数を減らすことが可能となる。

また、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う半田印刷マスク、プリント配線基板及び回路基板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

例えば、挿入部品のリード部の断面形状が細長の矩形状である場合、一般に挿入部品用ランド２１は、図１０に示すように、矩形状に形成されるものである。この場合、本発明に係る半田印刷マスク４０の挿入部品用開口部４１は、長手方向に分割されるように形成される。すなわち、上述のステップＳ０１のクリーム半田印刷工程においては、細長の挿入部品用ランド２１上にクリーム半田３０が印刷される領域は、図１１の網掛けの領域に示すように、平面視で長手方向に複数に分割されるのである。このような変形例においても、上述の実施形態と同様の効果が得られるものである。

回路基板の構成を模式的に表す断面図である。 回路基板の製造方法のフローチャートである。 プリント配線基板の構成を模式的に表す断面図である。 回路基板の製造方法を工程をおって示す説明図である。 回路基板の製造方法を工程をおって示す説明図である。 回路基板の製造方法を工程をおって示す説明図である。 回路基板の製造方法を工程をおって示す説明図である。 挿入部品用ランドの形状と半田印刷マスクの開口部の形状を示す斜視図である。 挿入部品用ランドへの半田の印刷範囲を示す平面図である。 本発明の半田印刷マスクの変形例を示す斜視図である。 変形例における挿入部品用ランドへの半田の印刷範囲を示す平面図である。

符号の説明

１…回路基板、２…表面実装部品、５…挿入部品、１０…プリント配線基板、１０ａ…実装面、２１…挿入部品用ランド、…２２…貫通孔、４０…半田印刷マスク、４１…挿入部品用開口部、４２…梁部。

Claims (4)

1. 表面実装部品及び挿入部品が実装されるプリント配線基板にクリーム半田を印刷するための半田印刷マスクであって、
   前記挿入部品が半田付けされるランドに対応する開口部は、梁部が形成されることにより複数に分割されてなることを特徴とする半田印刷マスク。
2. 複数の層の配線パターンを有し、実装面上に表面実装部品と挿入部品とが半田付けされるランドが形成されてなるプリント配線基板であって、
   前記挿入部品が半田付けされる前記ランドを構成する導体部は、前記実装面上にのみに配設されることを特徴とするプリント配線基板。
3. プリント配線基板の少なくとも一方の主面である実装面上に、表面実装部品と挿入部品とが実装されてなる回路基板の製造方法であって、
   前記表面実装部品が半田付けされる第１のランド上に半田ペーストを印刷するとともに、前記挿入部品が半田付けされる第２のランド上に前記半田ペーストが複数の領域に分割されて印刷されるように印刷する工程と、
   前記半田ペーストが印刷された第１のランド上に、前記表面実装部品を搭載する工程と、
   前記基板を加熱して前記表面実装部品を前記第１のランドに半田付けするとともに、前記第２のランド上に半田による被膜を形成する工程と、
   前記挿入部品を前記第２のランドに半田付けする工程とを具備することを特徴とする回路基板の製造方法。
4. 前記プリント配線基板は、複数の層の配線パターンを有してなり、
   前記第２のランドを構成する導体部は、前記実装面上にのみに配設されることを特徴とする請求項３に記載の回路基板の製造方法。

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