JP2008235453A - はんだ印刷用メタルマスクの開口部構造およびはんだ印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ印刷用メタルマスクの開口部におけるはんだの抜け性を向上させるとともに、ランドに対するはんだの印刷を安定させることができるはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造を提供すること。
【解決手段】基板のランドにはんだを印刷するための開口部を有するはんだ印刷用メタルマスク１０において、基板２０に配置されたときに、開口部１１が２つのランド２１ａ，２１ｂを含むように、ランド２１ａ，２１ｂに対応して形成された２つのランド開口部１２ａ，１２ｂと、ランド開口部１２ａ，１２ｂを連通させる連通開口部１１とにより開口部１１を構成する。そして、開口部１１の容積を、開口部１１が含むランド２１ａ，２１ｂに印刷するはんだの総容積とし、各ランド開口部１２ａ，１２ｂの面積を、各ランド２１ａ，２１ｂの面積より１０〜２０％小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板のランドにはんだを印刷するためのはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造に関する。より詳細には、微細化されたランドに対しても安定してはんだを印刷することができるはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造に関するものである。

従来より、基板のランドに対するはんだ印刷は、メタルマスクを用いて行われている。例えば、角チップ印刷の場合には、図１３に示すように、基板のランドに対応する角形状の開口部１１１が形成されたメタルマスク１１０を用いてはんだ印刷が行われる。なお、基板２０のランド以外の部分には、レジスト２２が塗布されている。はんだ印刷を行うとき、メタルマスク１１０の各開口部１１１を介して、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、各ランド２１ａ，２１ｂに対して適正量のはんだ１７が供給されて印刷されるようになっている。なお、図１４（ａ）は、はんだ印刷状態を上面から見た図であり、図１４（ｂ）は、はんだ印刷状態を側面から見た図である。

また、ＣＳＰ印刷の場合には、図１５に示すように、基板のランドに対応する丸形状の開口部１２１が形成されたメタルマスク１２０を用いてはんだ印刷が行われる。このとき、メタルマスク１２０の各開口部１２１を介して、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、各ランド４１ａ〜４１ｆに対して適正量のはんだ１７が供給されて印刷されるようになっている。なお、図１６（ａ）は、はんだ印刷状態を上面から見た図であり、図１６（ｂ）は、はんだ印刷状態を側面から見た図である。

ところが、近年、電子部品の高密度実装化や電子部品の微細化に伴って、基板のランドの大きさも微細化してきている。このため、メタルマスクの各開口部も細く、小さくなってきている。そして、メタルマスクの各開口部が微細化してくると、各開口部におけるはんだの抜け性が低下して、図１７（ａ）（ｂ）または図１８（ａ）（ｂ）に示すように、各ランド２１ａ，２１ｂまたは４１ａ〜４１ｂに対してはんだ１７が十分に印刷されず（各ランドに対するはんだ印刷量も不均一になる）、印刷不良となってしまう。
なお、図１７は、角チップ印刷における印刷不良状態を示し、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。図１８は、ＣＳＰ印刷における印刷不良状態を示し、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。

また、電子部品の微細化に伴い、角チップ印刷の場合には、実装する電子部品（チップ）の片側が浮き上がってしまうチップ立ちが発生するおそれがあった。角チップ印刷の場合には、図１９（ａ）に示すように、ランド２１ａ，２１ｂに印刷されたはんだ１７，１７上に電子部品２５を載置（実装）し、その後リフローはんだ付けを行う。ところが、リフローはんだ付けを行うときに、図１９（ｂ）に示すようにチップ立ちが発生するおそれがあった。

このようなチップ立ちは、以下の理由によって発生する。すなわち、リフローはんだ付け時に、電子部品には、溶融したはんだの表面張力によりランド側に引っ張る力が作用する。ところが、電子部品両側のランド間においてはんだの溶融時間に差が生じる、あるいは電子部品の実装位置がずれる等によって、電子部品両側に作用するはんだからの張力に差が発生して張力のバランスが崩れてしまう。その結果、電子部品が一方のランド側に引っ張られて、チップ立ちが発生するのである。
なお、チップ立ちは、ランドに適正量のはんだが印刷された場合であっても発生するおそれはあるがその可能性は低い。それに対し、はんだ印刷不良になった場合にはランド間でのはんだ量が不均一になることから、チップ立ちが非常に発生しやすくなる。

そこで、メタルマスクの開口部におけるはんだの抜け性を向上させるための技術が提案されている。そのうちの１つとして、例えば、基板のランドに対してはんだを印刷する際に、印刷面と反対側の面とに気圧差を生じさせて、開口部におけるはんだの抜け性を向上させる技術が知られている（特許文献１）。
また、別の技術として、例えば、メタルマスクの開口部側壁に、はんだとの相互粘着性が低い材質（シリコーン樹脂や植物由など）の被膜を形成して、開口部におけるはんだの抜け性を向上させる技術もある（特許文献２）。
さらに、メタルマスクを改良してはんだの抜け性を向上させる技術として、メタルマスクの開口部を、基板のランド形状よりも若干大きめに形成することも知られている。
特開平９−２３９９５３号公報 特開平９−１２３６２９号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の技術では、はんだ印刷設備内で気圧差を生じさせるため、設備を気密構造にする必要があり、設備の複雑化やコスト上昇などという問題があった。また、設備を気密構造にすると、はんだの補給や段替えなどで設備を開閉した際、気圧差が回復するまでに時間がかかり生産効率（作業効率）が悪化するという問題もあった。
一方、特許文献２に記載の技術では、被膜によりはんだの抜け性は多少改善されるが、開口部が微細化されるとその効果が低減してしまい、結局ははんだの抜け性が悪化して印刷不良が発生してしまうという問題があった。また、被膜の耐久性が高くないため、メタルマスクの作り替えが発生するという問題もあった。

これに対して、メタルマスクの開口部をランド形状よりも若干大きめに形成することにより、上記の問題を解消することができる。しかしながら、この技術では、図２０（ａ）（ｂ）あるいは図２１（ａ）（ｂ）に示すように、ランド２１ａ，２１ｂあるいは４１ａ〜４１ｆに対して適正量よりも多くはんだ１７が印刷されてしまう。このため、電子部品２５あるいは４５を実装してリフローはんだ付けを行った際に、ランド２１ａ，２１ｂあるいは４１ａ〜４１ｆに吸収されない余剰のはんだによって、図２０（ｃ）に示すようにはんだボール１３０が形成されたり、あるいは図２１（ｃ）に示すようにはんだブリッジ１３１が形成されたりしてしまい、はんだ付け不良が発生するおそれがあるという問題があった。
なお、図２０は、角チップ印刷におけるはんだ印刷状態を示し、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図であり、（ｃ）がリフローはんだ付け後の状態を示す図である。図２１は、ＣＳＰ印刷におけるはんだ印刷状態を示し、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図であり、（ｃ）がリフローはんだ付け後の状態を示す図である。

ここで、角チップ印刷においては、リフローはんだ付け後におけるはんだ付けの良否検査は、図２２に示すように、はんだフィレット（はんだ接合部）に検査光１１５を照射し、その検査光１１５の一定方向（例えば、図２２（ａ）のＡ方向）における反射光の受光量に基づき良否を判定する画像検査によって行われるのが一般的である。具体的には、適正量のはんだ１７によってはんだ付けされた場合には、図２２（ａ）に示すように、はんだフィレットに照射された検査光１１５がＡ方向へ反射される。一方、はんだ付け不良の場合には、図２２（ｂ）に示すように、検査光１１５がＡ方向とは異なる方向に反射される。従って、Ａ方向において反射光の受光量を検出することにより、はんだ付けの良否を判定することができるのである。

ところが、ランド２１ａ，２１ｂに対して適正量よりも多くはんだ１７が印刷された場合に、はんだボール１３０が形成されずに正常にはんだ付けされたときには、はんだフィレットが図２２（ｃ）に示すような形状となってしまう。このため、正常にはんだ付けされたにもかかわらず、はんだフィレットに照射された検査光１１５がＡ方向へ反射されないため、画像検査によりＮＧ（はんだ付け不良）と判定されてしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、はんだ印刷用メタルマスクの開口部におけるはんだの抜け性を向上させるとともに、ランドに対するはんだの印刷を安定させることができるはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造は、基板上に形成された複数のランドにはんだを印刷するために使用される印刷用メタルマスクに貫通して形成される開口部の構造において、前記メタルマスクの開口部が、前記複数のランド上にそれぞれはんだを印刷するために形成される複数のランド開口部と、前記複数のランド開口部のうち隣接するもの同士を連通させる連通開口部とにより形成されていることを特徴とする。

このはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造では、開口部が、複数のランド上にそれぞれはんだを印刷するために形成される複数のランド開口部と、複数のランド開口部のうち隣接するもの同士を連通させる連通開口部とにより形成されているので、ランドの大きさが微細化されても、大きめの開口部を確保することができる。これにより、開口部におけるはんだの抜け性が向上するため、ランドに対するはんだの印刷が安定する。
ここで、連通開口部を介してランド以外に印刷されたはんだは、リフローはんだ付けの際に、ランドに吸収される。つまり、リフローはんだ付けの際に、はんだが溶融してはんだの表面張力によってランド以外に印刷されたはんだは、ランド上のはんだに引っ張られて分割され、分割されたはんだがランド上のはんだに吸収されるのである。これにより、はんだボールが形成されたり、はんだブリッジが形成されたりすることがない。

このように、本発明に係る開口部構造を採用することにより、はんだ印刷設備の変更や改良を行うことなく、ランドに適正量のはんだを供給することができる。これにより、はんだ印刷設備の複雑化や生産効率（作業効率）の低下が発生しない。また、被膜を形成することもないので、耐久性に優れておりメタルマスクの作り替えが必要になることもない。

本発明に係る印刷用メタルマスクの開口部構造においては、前記メタルマスクの開口部容積が、前記メタルマスクが前記基板に配置されたときに前記開口部の投影領域内に位置する前記複数のランドに印刷するはんだの総容積となるように設定されていることが望ましい。なお、開口部容積は、開口部における開口面積（メタルマスクの厚さ方向における断面積）とメタルマスクの厚さとの積によって定まる。

このように開口部を構成することにより、各ランドに対して適正量のはんだを供給して印刷することができるからである。そして、各ランドに適正量のはんだが印刷される結果、はんだ印刷後にリフローはんだ付けを行った際に、はんだボールが形成されたり、はんだブリッジが形成されたりすることがない。また、角チップ印刷の場合には、リフローはんだ付け後のはんだフィレット形状は図２２（ａ）に示す形状となるから、はんだ付けの良否検査を高精度に行うことができる。また、各ランドに均一にはんだが印刷されることから、チップ立ちの発生を防止することができる。

また、本発明に係る印刷用メタルマスクの開口部構造においては、前記各ランド開口部における開口面積が、前記各ランドの面積より１０〜２０％小さく形成されていることが望ましい。

ランドに対するランド開口部の面積縮小率を１０％未満にすると、開口部、特に連通開口部におけるはんだの抜け性が悪くなる。一方、ランドに対するランド開口部の面積縮小率を２０％超にすると、連通開口部の開口面積が大きくなりランド以外に印刷されたはんだの量が多くなり、リフローはんだ付けの際に、ランド以外に印刷されたはんだがランドに戻らなくなる。なお、面積縮小率Ｒは、ランドの面積をＳｌ、ランド開口部における開口面積をＳｏとすると、Ｒ＝（Ｓｌ−Ｓｏ）／Ｓｌ＊１００（％）で定義される。
従って、各ランド開口部における開口面積を各ランドの面積より１０〜２０％小さくすることにより、開口部におけるはんだの抜け性が向上するとともに、ランド以外に印刷されたはんだが、リフローはんだ付けの際に、ランドに確実に戻り余剰なはんだが発生しない。これにより、リフローはんだ付け後に、はんだボールやはんだブリッジの発生を確実に防止することができ、安定したはんだ付け品質を得ることができる。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るはんだ印刷用方法は、基板に形成されたランドにはんだを印刷するためのはんだ印刷方法において、隣接して形成された複数のランドを跨ぐようにはんだを印刷することを特徴とする。

このはんだ印刷用方法によれば、隣接して形成された複数のランドを跨ぐようにはんだを印刷するので、個々のランドに対してはんだを印刷する際に比べて、広い面積ではんだが印刷される。これにより、はんだ印刷の際に使用するメタルマスクの開口部におけるはんだの抜け性を向上させることができるため、ランドに対するはんだの印刷を安定させることができる。

そして、本発明に係るはんだ印刷用方法においては、上記した開口部構造を備えたメタルマスクを使用して、前記複数のランドを跨ぐようにはんだを印刷するようにすればよい。
これにより、ランドに対して安定してはんだを印刷することができ、リフローはんだ付けの際に、はんだボールが形成されたり、はんだブリッジが形成されたりすることを確実に防止することができる。

本発明に係るはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造によれば、上記した通り、開口部におけるはんだの抜け性を向上させるとともに、ランドに対するはんだの印刷を安定させることができる。

以下、本発明のはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造およびはんだ印刷方法を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、角チップ印刷に使用するメタルマスクに本発明の開口部構造を適用したものである。そこで、第１の実施の形態に係るメタルマスクについて、図１を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に係るメタルマスクの概略構成を示す平面図である。

本実施の形態に係るメタルマスク１０は、図１に示すように、平板状の金属（例えば、ＳＵＳ）をエッチングあるいはメッキにより形成したものである。なお、図１にはメタルマスクの一部（例えば、１つの基板（角チップ）をはんだ付けするために必要な部分）を示している。メタルマスク１０には、はんだを印刷するための開口部１１が形成されている。この開口部１１は、２つのランド開口部１２ａ，１２ｂと連通開口部１３とによって形成されている。ランド開口部１２ａ，１２ｂは、メタルマスク１０を基板２０上に設置したときに、基板２０のランド２１ａ，２１ｂに位置するように形成されている。そして、このようなランド開口部１２ａと１２ｂとが、連通開口部１３によって繋げられて１つの開口部１１が構成されている。これにより、メタルマスク１０を基板２０上に設置した際に、開口部１１は、２つのランド２１ａ，２１ｂを含むようになっている。その結果、メタルマスク１０では、１つのランドに対して１つの開口部が形成された従来のメタルマスクに比べ、大きな開口面積を確保することができる。

ここで、ランド開口部１２ａ（１２ｂ）の開口面積は、ランド２１ａ（２１ｂ）の面積より約１５％小さくなっている。つまり、ランド２１ａ（２１ｂ）の面積Ｓｌに対するランド開口部１２ａ（１２ｂ）の開口面積Ｓｏの面積縮小率ＲがＲ＝１５に設定されている。なお、ランド開口部１２ａ（１２ｂ）の開口面積は、各ランドの面積より１０〜２０％小さく（Ｒ＝１０〜２０に設定）すればよい。なぜなら、ランド２１ａ（２１ｂ）に対するランド開口部１２ａ（１２ｂ）の面積縮小率を１０％未満にすると、はんだの抜け性が改善されさない一方、面積縮小率を２０％超にすると、ランド２１ａ（２１ｂ）以外に印刷されたはんだが、リフローはんだ付けの際に、ランド２１ａ（２１ｂ）に戻らなくなるからである。

そして、開口部１１の容積は、ランド２１ａと２１ｂとに印刷するはんだの総容量とされている。このため、連通開口部１３の開口面積は、ランド２１ａと２１ｂとの合計面積の約３０％を占めていることになる。

次に、上記したメタルマスク１０を使用してランド２１ａ，２１ｂに対し、はんだを印刷する手順について、図２〜図６を参照しながら説明する。図２は、メタルマスクを基板上に配置した状態を示す図である。図３は、基板上にはんだを印刷した状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。図４は、基板上に印刷されたはんだに電子部品を実装した状態を示す図であって、（ａ）が電子部品実装状態を上面から見た図であり、（ｂ）が電子部品実装状態を側面から見た図である。図５は、リフローはんだ付けを行っている途中におけるはんだの状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。図６は、電子部品のはんだ付けが終了した状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。

まず、図２に示すように、メタルマスク１０を基板２０上の所定位置に配置する。具体的には、ランド２１ａ，２１ｂの各中心とランド開口部１２ａ，１２ｂの各中心とがほぼ一致するようにメタルマスク１０を基板２０上に配置する。これにより、開口部１１は２つのランド２１ａ，２１ｂを含むことになる。なお、基板２０のランド２１ａ，２１ｂ以外の部分にはレジスト２２が塗布されている（図３参照）。
そして、印刷機などを用いてスキージの移動により、開口部１１を介してはんだを基板２０上に印刷する。基板２０上にはんだを印刷した後、メタルマスク１０を基板２０上から引き離す。

ここで、ランド２１ａ，２１ｂの大きさが微細化されてくると（例えば、３００μｍ角程度になると）、１つのランドに対して１つの開口部が形成された従来のメタルマスク１１０（図１３参照）では、開口部におけるはんだの抜け性が悪化してしまい、基板（ランド）に適正量のはんだを印刷することができなかった。
これに対して、本実施の形態に係るメタルマスク１０では、開口部１１が、２つのランド２１ａ，２１ｂを含むように、ランド開口部１２ａ，１２ｂと連通開口部１３とによって構成されている。このため、従来のメタルマスク１１０に比べて、開口部１１の開口面積が大きくなっている。これにより、開口部１１におけるはんだの抜け性を向上させることができる。
その結果、印刷不良を発生させることなく、図３（ａ）（ｂ）に示すように、安定して適正量のはんだ１７を基板２０上に印刷することができる。すなわち、開口部１１に充填されたはんだ１７のすべてを基板２０上に転写することができる。具体的には、ランド開口部１２ａを介してランド２１ａ上にはんだ１５ａが印刷され、ランド開口部１２ｂを介してランド２１ｂ上にはんだ１５ｂが印刷され、連通開口部１３を介して基板２０上にはんだ１６が供給される。なお、はんだ１６の一部は、ランド２１ａ，２１ｂ上にも印刷される。つまり、メタルマスク１０を使用して、隣接するランド２１ａ，２１ｂを跨るようにはんだを印刷するのである。

続いて、基板２０上に印刷されたはんだ１７（１５ａ，１６，１５ｂ）上に、図４（ａ）（ｂ）に示すように、電子部品２５を実装（載置）する。このとき、電子部品２５は、ランド２１ａおよび２１ｂの上に印刷されたクレームはんだ１５ａおよび１５ｂだけでなく、クレームはんだ１６にも接触した状態になる。また、電子部品２５の実装により、はんだ１７が押し広げられる。ところが、ランド開口部１２ａ，１２ｂの各開口面積は、ランド２１ａ，２１ｂの面積よりも約１５％小さくなっている。このため、はんだ１５ａ，１５ｂが押し広げられてもランド２１ａ，２１ｂからはみ出すことはない。

そして、リフロー炉にてはんだ付け（リフローはんだ付け）を行う。このとき、はんだ１７が溶融すると、図５（ａ）（ｂ）に示すように、はんだ１６がランド２１ａ，２１ｂへ移動してランド２１ａ，２１ｂに吸収されていく。はんだ１６がはんだ１５ａ，１５ｂの表面張力によって各ランド２１ａ，２１ｂに引っ張られるからである。

その後、図６（ａ）（ｂ）に示すように、はんだ１６がランド２１ａ，２１ｂに完全に吸収される。このとき、各ランド２１ａ，２１ｂにおいて必要とされるはんだ量が確保されている。そして、このような状態で、電子部品２５が基板２０（ランド２１ａ，２１ｂ）にはんだ付けされる。このように、各ランド２１ａ，２１ｂに対して必要とされる量のはんだ１７が供給されるので、リフローはんだ付けの際に余剰なはんだが発生しない。従って、はんだボールが発生することなく、安定したはんだ付け品質を得ることができる。また、図６（ｂ）に示すように、はんだフィレット形状も良好なものとなるから、はんだフィレットに照射された検査光１１５がＡ方向へ反射されるので、画像検査によるはんだ付けの良否判定を精度良く行うことができるのである。

さらに、リフローはんだ付けの際に、電子部品２５は、両側においてはんだ１５ａ，１５ｂだけでなく中央の一部分においてはんだ１６に接触している。このため、電子部品２５が両側から作用するはんだ１５ａと１５ｂとの張力に差が発生して張力バランスが崩れたとしても、電子部品２５は中央付近においてはんだ１６により保持されている。これにより、電子部品２５がランド２１ａ，２１ｂのいずれか一方側に引っ張られて、チップ立ちが発生することを確実に防止することができる。

以上、詳細に説明したように第１の実施の形態に係るメタルマスク１０によれば、開口部１１が、２つのランド２１ａ，２１ｂを含むように、ランド開口部１２ａ，１２ｂと連通開口部１３とによって構成されているので、ランド２１ａ，２１ｂが微細化されても、開口部１１の開口面積を大きくとることができる。このため、開口部１１におけるはんだの抜け性を向上させることができる。これにより、開口部１１に充填されたはんだ１７のすべてを基板２０上（ランド２１ａ，２１ｂも含む）に転写することができる。そして、開口部１１の容積は、ランド２１ａと２１ｂとに印刷するはんだの総容量とされているので、基板２０上に、ランド２１ａと２１ｂとに印刷するはんだ量のはんだ１７を印刷することができる。

そして、リフローはんだ付けの際には、連通開口部１３を介して基板２０上に印刷されたはんだ１６が、ランド２１ａ，２１ｂ上に印刷されたクレームはんだ１５ａ，１５ｂにそれぞれ吸収される。従って、リフローはんだ付けの際に、余剰なはんだが発生することがないので、はんだボールが発生することなく、安定したはんだ付け品質を得ることができる。その結果、はんだフィレット形状も良好なものとなるため、はんだ付けの良否判定を精度良く行うこともできる。
また、リフローはんだ付けの際に、電子部品２５は、両側においてはんだ１５ａ，１５ｂだけでなく中央部においてはんだ１６と接触しているため、電子部品２５がランド２１ａ，２１ｂのいずれか一方側に引っ張られて、チップ立ちが発生することを確実に防止することができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、ＣＳＰ印刷に使用するメタルマスクに本発明の開口部構造を適用したものである。第２の実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成をほぼ同じくするため、以下の説明では、相違点を中心に説明し、同一構成のものについては図面において同符号を付してその説明を適宜省略する。

そこで、第２の実施の形態に係るメタルマスクについて、図７および図８を参照しながら説明する。図７は、第２の実施の形態に係るメタルマスクの概略構成を示す平面図である。図８は、メタルマスクを基板上に配置した状態を示す図である。
本実施の形態に係るメタルマスク３０は、図７に示すように、平板状の金属（例えば、ＳＵＳ）をエッチングあるいはメッキにより形成したものである。なお、図７にはメタルマスクの一部（例えば、１つの集積回路基板（ＩＣチップ）をはんだ付けするために必要な部分）を示している。
メタルマスク３０には、ＩＣチップ４５（図１０参照）を基板４０上にはんだ付けするはんだを印刷するための開口部３１ａ，３１ｂが形成されている。開口部３１ａ，３１ｂは、ともに３つのランド開口部と２つの連通開口部とを有している。すなわち、図８に示すように、開口部３１ａは、３つのランド開口部３２ａ，３２ｂ、３２ｃと、２つの連通開口部３３ａ，３３ｂとを有している。同様に、開口部３１ｂは、３つのランド開口部３２ｄ，３２ｅ、３２ｆと、２つの連通開口部３３ｄ，３３ｅとを有している。

ここで、ランド開口部３２ａ，３２ｂ、３２ｃは、メタルマスク３０を基板４０上に設置したときに、基板のランド４１ａ，４１ｂ、４１ｃに位置するように形成されている。また、ランド開口部３２ｄ，３２ｅ、３２ｆは、メタルマスク３０を基板４０上に設置したときに、基板のランド４１ｄ，４１ｅ、４１ｆに位置するように形成されている。そして、ランド開口部３２ａと３２ｂとが連通開口部３３ａによって繋げられ、ランド開口部３２ｂと３２ｃとが連通開口部３３ｂによって繋げられて１つの開口部３１ａが構成されている。同様に、ランド開口部３２ｄと３２ｅとが連通開口部３３ｄによって繋げられ、ランド開口部３２ｅと３２ｆとが連通開口部３３ｅによって繋げられて１つの開口部３１ｂが構成されている。
これにより、メタルマスク３０を基板４０上に設置した際に、開口部３１ａおよび３１ｂは、３つのランド４１ａ，４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄ，４１ｅ，４１ｆをそれぞれ含むようになっている。この結果、メタルマスク４０では、１つのランドに対して１つの開口部が形成された従来のメタルマスク１２０（図１５参照）に比べ、大きな開口面積を確保することができる。

そして、ランド開口部３２ａ（３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｄ，３２ｅ）の開口面積は、第１の実施形態と同様、ランド４１ａ（４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ）の面積より約１５％小さくなっている。また、開口部３１ａ（３１ｂ）の容積は、ランド２１ａ，２１ｂ，３１ｃ（３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ）に印刷するはんだの総容量とされている。

次に、上記したメタルマスク３０を使用してランド４１ａ〜４１ｆに対し、はんだを印刷する手順について、図８〜図１２を参照しながら説明する。図９は、基板上にはんだを印刷した状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。図１０は、基板上に印刷されたはんだにＩＣチップを実装した状態を示す図であって、（ａ）がＩＣチップ実装状態を上面から見た図であり、（ｂ）がＩＣチップ実装状態を側面から見た図である。図１１は、リフローはんだ付けを行っている途中におけるはんだの状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。図１２は、電子部品のはんだ付けが終了した状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。

まず、図８に示すように、メタルマスク３０を基板４０上の所定位置に配置する。具体的には、ランド４１ｂ，４１ｅの各中心とランド開口部３２ｂ，３２ｅの各中心とがほぼ一致するようにメタルマスク３０を基板４０上に配置する。これにより、開口部３１ａは３つのランド４１ａ，４１ｂ、４１ｃを含み、開口部３１ｂは３つのランド４１ｄ，４１ｅ、４１ｆを含むことになる。なお、基板４０のランド３１ａ〜３１ｆ以外の部分にはレジスト２２が塗布されている（図９参照）。
そして、印刷機などを用いてスキージの移動により、開口部３１ａ，３１ｂを介してはんだを基板４０上に印刷する。基板４０上にはんだを印刷した後、メタルマスク３０を基板４０上から引き離す。

本実施の形態に係るメタルマスク３０では、開口部３１ａおよび３１ｂが、３つのランド４１ａ，４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄ，４１ｅ，４１ｆを含むように、ランド開口部３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび３２ｄ，３２ｅ，３２ｆと連通開口部３３ａ，３３ｂおよび３３ｄ，３３ｅとによって構成されている。このため、従来のメタルマスク１２０に比べて、開口部の開口面積が大きくなっている。これにより、開口部３１ａ，３１ｂにおけるはんだの抜け性を向上させることができる。
その結果、印刷不良を発生させることなく、図９（ａ）（ｂ）に示すように、安定して適正量のはんだ１７ａ，１７ｂを基板４０上に印刷することができる。すなわち、開口部３１ａ，３１ｂに充填されたはんだ１７ａ，１７ｂのすべてを基板４０上に転写することができる。

具体的には、ランド開口部３２ａを介してランド４１ａ上にはんだ１５ａが印刷され、ランド開口部１２ｂを介してランド４１ｂ上にはんだ１５ｂが印刷され、ランド開口部１２ｃを介してランド４１ｃ上にはんだ１５ｃが印刷され、連通開口部３３ａを介して基板４０上にはんだ１６ａが供給され、連通開口部３３ｂを介して基板４０上にはんだ１６ｂが供給される。同様に、ランド開口部３２ｄを介してランド４１ｄ上にはんだ１５ｄが印刷され、ランド開口部１２ｅを介してランド４１ｅ上にはんだ１５ｅが印刷され、ランド開口部１２ｆを介してランド４１ｆ上にはんだ１５ｆが印刷され、連通開口部３３ｄを介して基板４０上にはんだ１６ｄが供給され、連通開口部３３ｅを介して基板４０上にはんだ１６ｅが供給される。

続いて、基板４０上に印刷されたはんだ１７ａ，１７ｂ上に、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ＩＣチップ４５を実装（載置）する。このとき、ＩＣチップ４５の実装により、はんだ１７ａ，１７ｂの一部（ＩＣチップ４５の電極部分、言い換えるとランド４１ａ〜４１ｆの部分）が押し広げられる。ところが、ランド開口部４２ａ〜４２ｆの各開口面積は、ランド４１ａ〜４１ｆの面積よりも約１５％小さくなっている。このため、はんだ１７ａ，１７ｂが押し広げられてもランド４１ａ〜４１ｆからはみ出すことはない。

そして、リフロー炉にてはんだ付け（リフローはんだ付け）を行う。このとき、はんだ１７ａおよび１７ｂが溶融すると、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、はんだ１７ａは各ランド４１ａ，４１ｂ、４１ｃへ移動していき、はんだ１７ｂは各ランド４１ｄ，４１ｅ、４１ｆへ移動していく。
その後、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、はんだ１７ａは、ランド４１ａ〜４１ｃに完全に吸収され、はんだ１７ｂは、ランド４１ｄ〜４１ｆに完全に吸収される。このとき、各ランド４１ａ〜４１ｆにおいて必要とされるはんだ量が確保されている。そして、このような状態で、ＩＣチップ４５は、電極部分に予め付着しているはんだとはんだ１７ａ，１７ｂとが融合したはんだ１７により、基板４０（ランド４１ａ〜４１ｆ）にはんだ付けされる。

このように、各ランド４１ａ〜４１ｆに対して必要とされる量のはんだが供給されるので、リフローはんだ付けの際に余剰なはんだが発生しない。従って、はんだブリッジが発生することなく、安定したはんだ付け品質を得ることができる。

以上、詳細に説明したように第２の実施の形態に係るメタルマスク３０によれば、開口部３１ａおよび３１ｂが、それぞれ３つのランド４１ａ〜４１ｃおよび４１ｄ〜４１ｆを含むように、ランド開口部３２ａ〜３２ｃおよび３２ｄ〜３２ｆと連通開口部３３ａ，３３ｂおよび３３ｄ，３３ｅとによって構成されているので、ランド４１ａ〜４１ｆが微細化されても、開口部３１ａおよび３１ｂの開口面積が大きくとることができる。このため、開口部３１ａ，３１ｂにおけるはんだの抜け性を向上させることができる。これにより、開口部３１ａ，３１ｂに充填されたはんだ１７ａ，１７ｂのすべてを基板４０上（ランド４１ａ〜４１ｆも含む）に転写することができる。そして、開口部３１ａおよび３１ｂの各容積は、ランド４１ａ〜４１ｃおよび４１ｄ〜４１ｆに印刷すべきはんだの総容量とされているので、基板４０上に、ランド４１ａ〜４１ｆに印刷すべきはんだ量のはんだ１７ａ，１７ｂを印刷することができる。

そして、各ランド４１ａ〜４１ｆ上以外に供給されたはんだは、リフローはんだ付けの際に、各ランド４１ａ〜４１ｆ上にそれぞれ吸収される。従って、リフローはんだ付けの際に、余剰なはんだが発生することがないので、はんだブリッジが発生することなく、安定したはんだ付け品質を得ることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した第１の実施の形態では、ランド開口部１２ａ，１２ｂと連通開口部１３との接続部に段差がある形状（「Ｈ」形状）の開口部１１を例示したが、第２の実施の形態のように段差がない形状（直線形状）の開口部１１を形成することもできる。逆に、第２の実施の形態において、開口部３１ａ，３１ｂを、ランド開口部と連通開口部との接続部に段差がある形状とすることもできる。
また、上記した実施の形態では、ランドを２つあるいは３つ含む開口部を例示したが、ランドを４つ以上含む開口部をメタルマスクに形成することもできる。

第１の実施の形態に係るメタルマスクの概略構成を示す平面図である。 メタルマスクを基板上に配置した状態を示す図である。 基板上にはんだを印刷した状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 基板上に印刷されたはんだに電子部品を実装した状態を示す図であって、（ａ）が電子部品実装状態を上面から見た図であり、（ｂ）が電子部品実装状態を側面から見た図である。 リフローはんだ付けを行っている途中におけるはんだの状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。 電子部品のはんだ付けが終了した状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。 第２の実施の形態に係るメタルマスクの概略構成を示す平面図である。 メタルマスクを基板上に配置した状態を示す図である。 基板上にはんだを印刷した状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 基板上に印刷されたはんだにＩＣチップを実装した状態を示す図であって、（ａ）がＩＣチップ実装状態を上面から見た図であり、（ｂ）がＩＣチップ実装状態を側面から見た図である。 リフローはんだ付けを行っている途中におけるはんだの状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。 電子部品のはんだ付けが終了した状態を示す図であって、（ａ）が基板上面から見た図であり、（ｂ）が基板側面から見た図である。 従来の角チップ印刷用のメタルマスクの概略構成を示す平面図である。 図１３に示すメタルマスクにより基板上にはんだが良好に印刷された状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 従来のＣＳＰ印刷用のメタルマスクの概略構成を示す平面図である。 図１５に示すメタルマスクにより基板上にはんだが良好に印刷された状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 図１３に示すメタルマスクにより基板上にはんだが良好に印刷されなかった状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 図１５に示すメタルマスクにより基板上にはんだが良好に印刷されなかった状態を示す図であって、（ａ）がはんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）がはんだ印刷状態を側面から見た図である。 リフローはんだ付けの状態を示す図であって、（ａ）はランドに印刷されたはんだ上に電子部品を実装した状態を示し、（ｂ）チップ立ちが発生した状態を示している。 メタルマスクの開口部を大きめに開口した場合の角チップ印刷におけるはんだ印刷状態を示す図であって、（ａ）ははんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）ははんだ印刷状態を側面から見た図であり、（ｃ）はリフローはんだ付け後のはんだ付け不良状態を示す図である。 メタルマスクの開口部を大きめに開口した場合のＣＳＰ印刷におけるはんだ印刷状態を示す図であって、（ａ）ははんだ印刷状態を上面から見た図であり、（ｂ）ははんだ印刷状態を側面から見た図であり、（ｃ）はリフローはんだ付け後のはんだ付け不良状態を示す図である。 画像検査によるはんだ付けの良否判定方法を説明する模式図であって、（ａ）ははんだ付け良好状態を示し、（ｂ）ははんだ付け不良状態を示し、（ｃ）ははんだ付けされているにもかかわらず不良と判定される状態を示している。

符号の説明

１０ メタルマスク
１１ 開口部
１２ａ ランド開口部
１２ｂ ランド開口部
１３ 連通開口部
１５ａ はんだ
１５ｂ はんだ
１６ はんだ
１７ はんだ
２０ 基板
２１ａ ランド
２１ｂ ランド
２２ レジスト
２５ 電子部品
３０ メタルマスク
３１ａ 開口部
３１ｂ 開口部
３２ａ〜３２ｆ ランド開口部
３３ａ 連通開口部
３３ｂ 連通開口部
３３ｄ 連通開口部
３３ｅ 連通開口部
４０ 基板
４１ａ〜４１ｆ ランド
４５ ＩＣチップ
１１５ 検査光

Claims (5)

1. 基板上に形成された複数のランドにはんだを印刷するために使用される印刷用メタルマスクに貫通して形成される開口部の構造において、
   前記メタルマスクの開口部が、前記複数のランド上にそれぞれはんだを印刷するために形成される複数のランド開口部と、前記複数のランド開口部のうち隣接するもの同士を連通させる連通開口部とにより形成されている
   ことを特徴とするはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造。
2. 請求項１に記載するはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造において、
   前記メタルマスクの開口部容積が、前記メタルマスクが前記基板に配置されたときに前記開口部の投影領域内に位置する前記複数のランドに印刷するはんだの総容積となるように設定されていることを特徴とするはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造。
3. 請求項２に記載するはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造において、
   前記各ランド開口部における開口面積が、前記各ランドの面積より１０〜２０％小さく形成されていることを特徴とするはんだ印刷用メタルマスクの開口部構造。
4. 基板に形成されたランドにはんだを印刷するためのはんだ印刷方法において、
   隣接して形成された複数のランドを跨ぐようにはんだを印刷することを特徴とするはんだ印刷方法。
5. 請求項４に記載したはんだ印刷方法において、
   請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの開口部構造を備えるメタルマスクを使用して、前記複数のランドを跨ぐようにはんだを印刷することを特徴とするはんだ印刷方法。

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