JP2009094251A - Print mask for printed circuit board, and method for mounting printed circuit board using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーン印刷機を使用してプリント基板にはんだペーストを印刷する際に用いる印刷マスクに関し、特に、固化したはんだ(以下、はんだプリコート部と称す)を形成したプリント基板にさらにはんだペーストを印刷する際に用いる印刷マスクおよびそれを用いた実装方法に適用される。 The present invention relates to a print mask used when a solder paste is printed on a printed board using a screen printer, and more particularly, a solder paste is further applied to a printed board on which solidified solder (hereinafter referred to as a solder precoat portion) is formed. The present invention is applied to a printing mask used for printing and a mounting method using the same.
従来、電子機器に搭載される各種電子部品を回路基板にはんだ付けする方法としては、リフローやフローによる表面実装方法が主流となっている。プリント基板の表面実装の方法として幅広く採用されているスクリーン印刷法によるリフローはんだ付け方法について以下に説明する。 Conventionally, as a method of soldering various electronic components mounted on an electronic device to a circuit board, a surface mounting method by reflow or flow has been mainly used. A reflow soldering method by a screen printing method widely used as a surface mounting method for a printed circuit board will be described below.
図13は、従来のスクリーン印刷法によるリフローはんだ付け方法を示す工程を説明する図である。図13(a)、(b)、(c)において、101はプリント基板、102は印刷マスク、103はQFP(Quad Flat Package)や2012チップ部品等に代表される大型電子部品のランド103aに対応する印刷マスク102に形成された貫通孔、104は0603チップ部品等に代表される小型電子部品のランド104aに対応する印刷マスク102に形成された貫通孔、105は印刷マスク102上に載せられるはんだペースト、106はスキージ、107はプリント基板101上に実装された大型電子部品、108はプリント基板101上に実装された小型電子部品である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a process showing a reflow soldering method by a conventional screen printing method. 13A, 13B, and 13C, 101 corresponds to a printed circuit board, 102 corresponds to a print mask, and 103 corresponds to a
まず、図13(a)に示すように、はんだペースト105をプリント基板101上のはんだ付けランドと同一形状の貫通孔103、104が施されている印刷マスク102上に載置する。次に、スキージ106を矢印の方向に摺動させることにより、はんだペースト105を印刷マスク102の貫通孔103、104に充填させる。最後に、印刷マスク102とプリント基板101を離反することにより、図13(b)に示すように、プリント基板101上のランド103a、104aにはんだペースト105が供給される。
First, as shown in FIG. 13A, the
次に、図13(c)に示すように、大型電子部品107、小型電子部品108をプリント基板101上に部品搭載機により搭載する。次に、大気または窒素雰囲気下種々の熱源により加熱し、プリント基板101上に供給されているはんだペースト105を加熱溶融させ、大型電子部品107、小型電子部品108の端子等をプリント基板101上のランド103a、104aに接合する。このような一連の工程で実施されている。
Next, as shown in FIG. 13C, the large
しかし、最近は携帯電話等に代表される近年の電子機器には、更なる高機能化、小型化の要求が高まっている。これらの要求に伴い、電子機器に搭載される電子部品も狭ピッチ化、小型化が進展しており、現在0603チップ部品より小型である0402チップ部品が市場に流通し始めている。この微小電子部品0402チップ部品の普及に伴い、大型電子部品と0402チップ部品とを同じ基板上に高品位にはんだ付けすることが強く求められてきている。 Recently, however, there has been an increasing demand for higher functionality and downsizing in recent electronic devices typified by mobile phones. With these demands, electronic components mounted on electronic devices are also becoming narrower in pitch and smaller in size, and 0402 chip components that are smaller than 0603 chip components are now on the market. With the widespread use of this microelectronic component 0402 chip component, it has been strongly required to solder large electronic components and 0402 chip components on the same substrate with high quality.
しかし、大型電子部品と0402チップ部品を同じ基板上に高品位にはんだ付けするのは、上記した従来のスクリーン印刷法では困難になってきている。すなわち、0402チップ部品の微小ランドに合わせて印刷マスクの貫通孔の面積を小さくした場合、アスペクト比(貫通孔104の幅と印刷マスク102の厚みとの比率)の関係ではんだペースト105が印刷マスク102の貫通孔104から抜けにくくなり、0402チップ部品の微小ランド上のはんだペースト量105が不足する傾向にある。また印刷マスク102の厚みを薄くすれば、アスペクト比が小さくなりこの問題は解消できるが、逆に大型電子部品のランド103a上のはんだペースト量105が不足し、大型電子部品との接合強度を確保できなくなるという問題が生じている。
However, it has become difficult to solder large electronic components and 0402 chip components on the same substrate with high quality by the conventional screen printing method described above. That is, when the area of the through hole of the print mask is reduced in accordance with the micro land of the 0402 chip part, the
このような問題を解決するために、あらかじめ、0402チップ部品の微小ランド部をはんだで被覆しておく方法が知られている(以下、この方法を「はんだプリコート法」という)。このはんだプリコート法の形成手段としては、たとえば、はんだによるめっきを施す方法、はんだレベラによる方法、および置換反応によりランド部に析出させる方法などがある。 In order to solve such a problem, a method is known in which a micro land portion of a 0402 chip component is coated with solder in advance (hereinafter, this method is referred to as “solder precoat method”). As a means for forming this solder precoat method, for example, there are a method of performing plating with solder, a method of using a solder leveler, and a method of depositing on a land portion by a substitution reaction.
以下に、上記の各種はんだプリコート法が適用されたプリント基板に対する電子部品の実装方法を説明する。 Below, the mounting method of the electronic component with respect to the printed circuit board to which said various solder precoat method was applied is demonstrated.
まず、プリント基板上の各はんだプリコート部の表面にフラックスを塗布し、その上に電子部品を搭載する。その後、プリント基板を加熱すると、フラックスによりはんだの酸化皮膜が除去され、はんだが溶融して、電子部品がプリント基板上にはんだ付けされる。 First, a flux is applied to the surface of each solder precoat portion on the printed circuit board, and an electronic component is mounted thereon. Thereafter, when the printed circuit board is heated, the oxide film of the solder is removed by the flux, the solder is melted, and the electronic component is soldered on the printed circuit board.
しかしこの方法は、狭ピッチ部のランドや0402チップ部品等の微小電子部品用の微小ランドに適用することを前提としているため、微小電子部品と大型電子部品とが混在するプリント基板に適用すると、面積の大きい大型電子部品のランドに対するはんだ量が不足するという問題がある。すなわち、はんだ量が少ないと、大型電子部品の接合に支障をきたす可能性が高くなる。このため、大型電子部品の面積の大きいランドに対しては、別工程ではんだを追加する必要がある。 However, this method is based on the premise that it is applied to a land of a narrow pitch portion and a micro land for a micro electronic component such as a 0402 chip component. Therefore, when applied to a printed circuit board in which micro electronic components and large electronic components are mixed, There is a problem that the amount of solder for a land of a large-sized electronic component having a large area is insufficient. That is, if the amount of solder is small, there is a high possibility that the large electronic component will be joined. For this reason, it is necessary to add solder to a land having a large area of a large electronic component in a separate process.
したがって、一枚のプリント基板に微小電子部品と大型電子部品とを混在させる場合には、通常、微小電子部品のランド部にはんだを供給し、このはんだを固化し、はんだプリコート部を先に形成した後、大型電子部品のランド部にスクリーン印刷法によるはんだペーストを供給する。 Therefore, when microelectronic components and large electronic components are mixed on a single printed circuit board, usually solder is supplied to the land of the microelectronic components, the solder is solidified, and the solder precoat portion is formed first. After that, a solder paste by a screen printing method is supplied to the land portion of the large electronic component.
しかし、はんだプリコートした基板に、さらにはんだペーストを印刷する際には、図14に示すような問題が生じる。 However, when a solder paste is further printed on a solder precoated substrate, the problem shown in FIG. 14 occurs.
図14において、110ははんだプリコート部、113aは微小電子部品のランド近傍の大型電子部品のランド、113bは微小電子部品のランドから離れた大型電子部品のランド、114aは微小電子部品のランド、105aは微小電子部品のランド近傍の大型電子部品のランド113a上の印刷マスク112の貫通孔に充填されたはんだペーストである。105bは微小電子部品のランドから離れた大型電子部品のランド113b上の印刷マスク112の貫通孔に充填されたはんだペーストである。
In FIG. 14, 110 is a solder precoat portion, 113a is a land of a large electronic component near the land of the microelectronic component, 113b is a land of a large electronic component away from the land of the microelectronic component, 114a is a land of the microelectronic component, 105a Is a solder paste filled in the through hole of the
図14に示すように、大型電子部品のランド113aの近傍にはんだプリコート部110を有するプリント基板111において、大型電子部品のランド113a上にはんだペースト105を印刷する場合、印刷マスク112の下面がはんだプリコート部110に接触するため、プリント基板111と印刷マスク112との間に隙間が生じてしまう。すなわちはんだプリコート部110の高さが原因となり、局部的に印刷マスク112とプリント基板111との密着性が悪くなる。
As shown in FIG. 14, when the
すなわち、はんだプリコート部110から離れた大型電子部品のランド部113bには適量のはんだペーストが供給されるのに対し、はんだプリコート部110の近傍の大型電子部品のランド113aへのはんだ供給量が多くなり、両者間ではんだ量のばらつきが顕著になるという問題点がある。
That is, an appropriate amount of solder paste is supplied to the
また、印刷マスク112の貫通孔内に充填されたはんだペースト105aの一部が、前記した隙間から印刷マスク112の下面に漏出し、印刷マスク112の下面にはんだペースト105aが付着しやすいという問題点もあった。このように印刷マスク112の下面に付着したはんだペースト105aは、次のプリント基板にはんだペースト105を供給する際に、プリント基板111に転写されてしまい、プリント基板のランド間にブリッジが生じるという問題がある。
In addition, a part of the
これらの問題点を解消する方法として、図15に示すように、スクリーン印刷に使用する印刷マスクの厚みを変えて複数回印刷することで、はんだ供給量を各電子部品にあわせて調整する印刷方法が提案されている(たとえば、特許文献1)。以下にこの工程を簡単に説明する。 As a method for solving these problems, as shown in FIG. 15, a printing method for adjusting the amount of solder supplied to each electronic component by changing the thickness of a printing mask used for screen printing and printing a plurality of times. Has been proposed (for example, Patent Document 1). This process will be briefly described below.
図15(a)、(b)に示すように、まず、微小電子部品のランド114a上には薄い印刷マスク122ではんだペースト115を供給する。つぎに図15(c)に示すように、2回目以降の印刷は、先に使用した印刷マスク122よりも厚くし、大型電子部品のランド113aに対応する貫通孔113を有し、且つ印刷マスクの裏面側に先の印刷段階以前のはんだペースト115部分に相当する範囲をハーフエッチングにより凹形状に加工した印刷マスク126を使用する。最後に、公知のスクリーン印刷法により大型電子部品のランド113a上にはんだペースト117を充填し、プリント基板111と印刷マスク126を離反させて、大型電子部品のランド113a上にはんだペースト117を形成する。以上の工程により、はんだ供給量を各電子部品にあわせて調整している。
As shown in FIGS. 15A and 15B, first, a
しかしながら、該特許文献に記載された方法によれば、各電子部品のランドに対し、はんだ供給量を変えることは可能ではあるが、先に印刷したはんだペースト115はペースト状態であるため、ハーフエッチングにより凹形状に加工された印刷マスク126が少しでもずれてしまうと、折角印刷したはんだペースト115の形状が崩れてしまい、電子部品搭載前に、はんだペースト115同士がブリッジしてしまう。またハーフエッチングにより形成された凹形状部は、印刷マスクの肉厚が薄いため、ハーフエッチング部が広い範囲に形成されている場合は、印刷時のスキージ移動により、凹形状部が押えられて変形することが考えられ、この場合も、はんだペースト115の形状が崩れるという問題がある。
However, according to the method described in the patent document, it is possible to change the amount of solder supplied to the lands of each electronic component. However, since the
これらの問題点に対し、印刷したはんだペースト115の形状を保持するために、先に印刷したはんだペースト115を一旦加熱溶融させることにより固形状態にし、凹形状部を有する印刷マスク126を使用し、大型電子部品のランドへはんだ供給をすることが考えられる。
For these problems, in order to maintain the shape of the printed
しかし、凹形状部を有する印刷マスク126を使用する場合、凹形状部の端部から最低でも約100μmの間隔を設けなければ、印刷マスク126の貫通孔113を施すことができない。したがって、はんだプリコート部近傍のランドへの印刷マスクによるはんだ供給が困難であり、実質的にはんだプリコート部近傍に大型電子部品のランドが配置できなくなる。その結果、設計の自由度が悪いという問題点があることになる。
However, when using the
以上より、微小電子部品と大型電子部品が混在した基板を実現することは可能なものの、微小電子部品と大型電子部品との間隔が制限され、プリント基板の小型化を実質的に実現するのは困難であった。 As described above, although it is possible to realize a substrate in which microelectronic components and large electronic components are mixed, the distance between the microelectronic components and large electronic components is limited, and the realization of downsizing of the printed circuit board is realized. It was difficult.
本発明の目的は、はんだプリコート部が形成されたプリント基板の他のランドにはんだペーストを供給する際に、はんだプリコート部の高さの影響を受けない印刷マスクを提供することである。また、別の目的は、微小電子部品と大型電子部品との配置間隔に影響を与えない印刷マスクを提供することである。別の目的は、はんだペーストの漏出を解消する印刷マスクを提供することである。さらに、別の目的は大型電子部品のランドへの印刷とはんだプリコート上へのフラックス塗布を同時に行い、工程が短縮されたプリント基板を実装化する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a printing mask that is not affected by the height of a solder precoat portion when supplying a solder paste to another land of a printed circuit board on which a solder precoat portion is formed. Another object is to provide a print mask that does not affect the arrangement interval between the microelectronic component and the large electronic component. Another object is to provide a printing mask that eliminates solder paste leakage. Furthermore, another object is to provide a method of mounting a printed circuit board with a reduced process by simultaneously printing a large electronic component on a land and applying a flux on a solder precoat.
本発明は、一部のランドに固化したはんだを有するプリント基板の他のランド上にはんだペーストを印刷する印刷マスクであって、該印刷マスクが外側の金属材からなるマスクとプリント基板側の緩衝材からなるマスクとが積層されてなり、該緩衝材が少なくとも該ペーストを印刷するための該マスクの開口部の近傍および該プリント基板の固化したはんだとその近傍に対応して存在するように固定して形成されてなることを特徴とする印刷マスクである。 The present invention relates to a printing mask for printing a solder paste on another land of a printed circuit board having a solidified solder on a part of the lands, the mask comprising an outer metal material and a buffer on the printed circuit board side. A mask made of a material is laminated, and the buffer material is fixed so as to exist at least in the vicinity of the opening of the mask for printing the paste and the solidified solder on the printed circuit board and the vicinity thereof. It is a printing mask characterized by being formed.
さらに本発明の印刷マスクは、前記緩衝材が、前記固化したはんだの厚みを超える厚みを有することを特徴とする。 Furthermore, the printing mask of the present invention is characterized in that the buffer material has a thickness exceeding the thickness of the solidified solder.
さらに本発明の印刷マスクは、前記緩衝材が、前記金属マスクと接している面とは反対の面に固化したはんだに対応する位置を含んだ場所に溝が形成され、且つ該溝が金属マスクに未到達であることを特徴とする。 Furthermore, in the printing mask of the present invention, a groove is formed at a location including a position corresponding to the solidified solder on the surface opposite to the surface in contact with the metal mask, and the groove is formed on the metal mask. Is not yet achieved.
さらに本発明の印刷マスクは、前記緩衝材が、シリコーンゴム材質から形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the printing mask of the present invention is characterized in that the buffer material is made of a silicone rubber material.
さらに本発明の印刷マスクは、前記緩衝材が、フラックスを含有することを特徴とする。 Furthermore, the printing mask of the present invention is characterized in that the buffer material contains a flux.
また本発明は、一部のランドに固化したはんだを有するプリント基板の他のランド上にはんだペーストを印刷してプリント基板に実装する方法において、
該プリント基板の他のランドと該ペーストを印刷するための印刷マスクの開口部を位置合わせする工程、
位置あわせ工程後に印刷マスクとプリント基板とをコンタクトさせ、固化したはんだを沈み込ませ、該はんだにフラックスを塗布させる工程、
印刷マスク上に載置したはんだペーストを該印刷マスクの開口部に充填させ、プリント基板の他のランド上にはんだペーストを供給する工程、
該フラックスが塗布された固化したはんだ上、および印刷したプリント基板上の他のランド部のはんだペースト上に電子部品を搭載する工程、および
プリント基板を加熱することにより、固化したはんだならびにはんだペーストを溶融させ、電子部品をプリント基板に固着させる工程、とを含むことを特徴とする印刷マスクを使用したプリント基板の実装方法である。
Further, the present invention is a method of mounting a solder paste on a printed circuit board by printing a solder paste on another land of the printed circuit board having solder solidified on some lands.
Aligning the other lands of the printed circuit board with the openings of the print mask for printing the paste;
A step of contacting the printing mask and the printed circuit board after the alignment step, sinking the solidified solder, and applying a flux to the solder;
Filling the solder paste placed on the printing mask into the opening of the printing mask and supplying the solder paste onto the other lands of the printed circuit board;
A step of mounting electronic components on the solidified solder to which the flux is applied and on the solder paste of other lands on the printed printed board, and by heating the printed board, the solidified solder and the solder paste are removed. A method of mounting a printed circuit board using a printing mask, comprising: melting and fixing an electronic component to the printed circuit board.
本発明によれば、はんだプリコート部が固化しているので、印刷マスクに設けた緩衝材で押えても変形することはなく、はんだプリコート部を緩衝材で隠蔽して、はんだプリコート部以外のランドへ良好なはんだペースト形状を確保することができる。また、金属マスクに凹形状部はなくほぼ同一厚さで形成されており、マスク開口部(以下、貫通孔という)は自由に孔をあけられるので、微小電子部品と大型電子部品との配置間隔に影響を与えることがない。また、緩衝材は全面に設けられてもよいが、少なくとも貫通孔の近傍およびプリント基板の固化したはんだとその近傍に対応して存在するように形成されるので、緩衝材の変形負荷が小さく、容易に変形できる。よって、印刷マスクと基板とを確実に密着させることが可能になるため、安定した印刷状態を確保できる。また印刷マスクとランドの間の隙間からのはんだペーストの漏出は緩衝材により阻止されるので、はんだペーストが印刷マスクの下面に付着することはない。 According to the present invention, since the solder precoat portion is solidified, the solder precoat portion is not deformed even if it is pressed by the buffer material provided on the printing mask. The solder precoat portion is concealed by the buffer material, and the land other than the solder precoat portion is covered. A good solder paste shape can be secured. In addition, the metal mask has no concave part and is formed with almost the same thickness, and the mask opening (hereinafter referred to as a through-hole) can be freely drilled, so the spacing between the microelectronic component and the large electronic component Will not be affected. In addition, the cushioning material may be provided on the entire surface, but it is formed so as to correspond to at least the vicinity of the through hole and the solidified solder of the printed circuit board and the vicinity thereof, so the deformation load of the cushioning material is small, Can be easily deformed. Therefore, the printing mask and the substrate can be securely adhered to each other, so that a stable printing state can be ensured. Further, since the leakage of the solder paste from the gap between the print mask and the land is prevented by the buffer material, the solder paste does not adhere to the lower surface of the print mask.
さらに本発明によれば、緩衝材が、はんだプリコート部の厚みを超える厚さを有するので、はんだプリコート部の高さを確実に吸収することができるため、はんだプリコート部以外のランドへさらに良好なはんだペースト印刷ができる。すなわち、固化したはんだの高さ、形状が異なっても、緩衝材が容易に変形してこれらの変化を吸収して次のはんだペースト印刷が問題なくできる。はんだプリコート部の厚みとは、最も高い厚みをもつはんだプリコート部の厚みをいう。 Furthermore, according to the present invention, since the cushioning material has a thickness exceeding the thickness of the solder precoat portion, the height of the solder precoat portion can be reliably absorbed, so that the land other than the solder precoat portion is further improved. Solder paste printing is possible. That is, even if the height and shape of the solidified solder are different, the cushioning material is easily deformed to absorb these changes and the next solder paste printing can be performed without any problem. The thickness of the solder precoat portion refers to the thickness of the solder precoat portion having the highest thickness.
さらに本発明によれば、前記緩衝材が、はんだプリコート部を含んだ場所のみに溝を有するので、緩衝材の変形負荷がさらに小さく、さらに容易に変形できる。よって、印刷マスクと基板とをさらに確実に密着させることが可能になるため、安定した印刷状態を確保できる。また、後記のフラックスをはんだプリコート部にさらに均一に塗布することができる。 Further, according to the present invention, since the buffer material has the groove only in the place including the solder precoat portion, the deformation load of the buffer material is further reduced and can be more easily deformed. Therefore, since it becomes possible to make a printing mask and a board | substrate adhere more reliably, the stable printing state is securable. Further, the flux described later can be more uniformly applied to the solder precoat portion.
さらに本発明によれば、シリコーンゴム系材質から形成される緩衝材は容易に変形してはんだプリコート部に密着すると同時に基板表面にも粘着性を有するので、作業中に動かない安定した印刷マスクとすることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the cushioning material formed from a silicone rubber-based material is easily deformed and closely adheres to the solder precoat portion, and also has adhesiveness on the substrate surface, a stable printing mask that does not move during operation and can do.
さらに本発明によれば、緩衝材のはんだプリコート部への密着性が良好であるので、緩衝材が含有するフラックスをはんだプリコート部にまんべんなく塗布することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the adhesiveness of the buffer material to the solder precoat portion is good, the flux contained in the buffer material can be evenly applied to the solder precoat portion.
また本発明の印刷方法によれば、大型電子部品のランドへの印刷とはんだプリコート上へのフラックス塗布を同時に行うことができるため、従来、大型電子部品のランド上へのはんだペースト印刷後に実施していたはんだプリコート部へのフラックス供給工程をなくすことが可能になり、実装工程のタクトタイム低減が可能になり、生産性の向上に寄与する。また、フラックス供給装置が不要になり、設備コストを低減できる。 In addition, according to the printing method of the present invention, printing on a land of a large electronic component and flux application on a solder precoat can be performed at the same time. It is possible to eliminate the flux supplying process to the solder pre-coating portion, and to reduce the tact time of the mounting process, which contributes to the improvement of productivity. Moreover, a flux supply apparatus becomes unnecessary and equipment cost can be reduced.
以下、この発明を図示により実施の形態を詳細に説明する。
図1に実施の形態における印刷マスクの模式的断面図、図2、図3は同実施の形態における図1の印刷マスクに構成される各マスクの模式的断面図である。図2はSUS部材からなる金属マスクの模式的断面図、図3は緩衝材からなる緩衝材マスクの模式的断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a print mask in the embodiment, and FIGS. 2 and 3 are schematic cross-sectional views of the masks configured in the print mask of FIG. 1 in the embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a metal mask made of a SUS member, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a buffer material mask made of a buffer material.
図1に示すように、本実施の形態に係る印刷マスク1は、はんだペースト印刷用の貫通孔を有するSUS部材の金属マスク3とはんだペースト印刷用の貫通孔を有する緩衝材マスク5の2つのマスクから構成される積層体であり、貫通孔の位置、大きさを同一とする。
As shown in FIG. 1, a printing mask 1 according to this embodiment includes two
図2に示すように、金属マスク3は、チップ部品を搭載するランドに対応する四角形状の貫通孔4が、レーザ加工により開けられた60μm厚のSUS部材から構成される。金属材マスクの材質としてはSUS304が好ましく使用できる。貫通孔の大きさの例として、たとえば、大型電子部品(たとえば、2012チップ部品)に対する貫通孔寸法は1100μm×1500μmであり、微小電子部品(1608チップ部品)に対する貫通孔寸法は700μm×800μmが挙げられる。
As shown in FIG. 2, the
一方、図3に示すように、緩衝材マスク5は金属マスク3と同一の外形寸法を有し、貫通孔6も金属マスク3と同一位置に同一寸法にて設けられた緩衝材から構成される。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
この緩衝材マスク5の厚みは、はんだプリコート部の厚みを吸収する必要があるため、はんだプリコート部の厚みを超える厚みが好ましい。厚みの一例として、金属マスクの厚みが60μm、緩衝材マスクの厚みが60μmで合計120μmが挙げられる。図3では、はんだプリコート部の厚みが40μm厚の場合を想定し、60μm厚とした。
Since the thickness of the
また、緩衝材の材質としては、はんだプリコート部の形状、高さにあわせて容易に変形できれば特に限定はないが、弾力性に富むゴム状の材質が好ましい。具体的には、たとえばシリコーン系ゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどのゴムなどが挙げられる。これらの中でも、シリコーン系ゴムは基板表面やはんだプリコート部にも粘着性を有するので、操作中にも印刷マスクが動きにくくなり、安定した印刷ができるのでより好ましい。また、緩衝材が微細な孔がある多孔質の発泡ゴムなどであると後記のフラックスをよく含浸してはんだプリコート部に良好に塗布できるので好ましい。すなわち、多孔質のシリコーン系ゴムが特に好ましい。なお、緩衝材マスク5の貫通孔6の形成方法は、ウォータジェット加工法により容易に加工することができる。
Further, the material of the buffer material is not particularly limited as long as it can be easily deformed according to the shape and height of the solder precoat portion, but a rubber-like material rich in elasticity is preferable. Specifically, for example, rubbers such as silicone rubber, urethane rubber, and fluorine rubber can be used. Among these, the silicone rubber is more preferable because it has adhesiveness on the substrate surface and the solder precoat portion, so that the printing mask does not move easily during operation and stable printing can be performed. Further, it is preferable that the cushioning material is porous foamed rubber having fine pores because it can be satisfactorily impregnated with the flux described later and can be satisfactorily applied to the solder precoat portion. That is, porous silicone rubber is particularly preferable. In addition, the formation method of the through-
貫通孔処理をした金属マスク3と緩衝材マスク5とを積層し固定する一体化は、たとえば熱硬化性エポキシ樹脂等をいずれかのマスクの表面に塗布し、貫通孔4、6同士を位置あわせし、硬化炉にて150℃×30分間加熱して、金属マスク3と緩衝材マスク5とを貼り合わせる。次に、一体化した印刷マスク1の貫通孔2の側壁を研磨することで貼り合わせた際に滲みでた貼り合せ用の樹脂等を除去するとともに、貫通孔2の表面粗さRaを3μm程度まで加工することで得られる。
The integration of laminating and fixing the
図4はプリント基板と対向する面の緩衝材マスクの表面の状態を表す模式的平面図である。図4に示すように、緩衝材マスク5の表面には約50μm程度の幅を有する格子状の切れ目7が50μmの間隔、50μm深さで施してある。この切れ目7の加工方法は、サンドブラスト法などが適用できる。なおこの切れ目7の幅は、微小電子部品である0402チップ部品のランド寸法0.1mm×0.2mm上に形成したはんだプリコート部よりも小さいことが好ましい。緩衝材マスク5に切れ目7を設けることにより、緩衝材マスク5が変形しやすくなるため、はんだプリコート部の高さを確実に吸収することができる。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the state of the surface of the cushioning material mask on the surface facing the printed circuit board. As shown in FIG. 4, lattice-
次に、印刷マスク1の緩衝材マスク5側の面、具体的には切れ目7に沿ってフラックスをディスペンサ等で滴下することにより、緩衝材マスク5の切れ目7にフラックスを含浸または塗布する。なお、フラックスが必要な部分は、はんだプリコート部のみで十分であるため、はんだプリコート部に対応する部分およびその近傍のみにフラックスを滴下するのが好ましい。滴下するフラックスの量は、緩衝材マスク5が変形した部分の表面にフラックスが滲みでる程度の量であればよい。このようにすれば、はんだプリコート部が緩衝材に沈み込むことにより緩衝材が変形し、切れ目7に充填されているフラックスがはんだ゛プリコート部の表面に塗布される。
Next, the flux is impregnated or applied to the
緩衝材マスク5にフラックスを含有させることで、従来実施していたはんだプリコート部上へのフラックス塗布工程をなくすことができ、生産性の向上が可能になる。
By incorporating the flux into the
図5、図6は印刷マスクの第2の実施の形態を示す模式図であり、図5は第2の実施の形態の印刷マスクの模式的断面図である。また図6は第2の実施形態の印刷マスクの緩衝材マスク側からみた模式的平面模式図である。 5 and 6 are schematic views showing a second embodiment of the printing mask, and FIG. 5 is a schematic sectional view of the printing mask of the second embodiment. FIG. 6 is a schematic plan view seen from the buffer material mask side of the printing mask of the second embodiment.
図5、図6に示すように、第2の実施の形態は、基板に形成したはんだプリコート部8に対応する部分およびその近傍ならびに印刷マスクの貫通孔2の近傍にのみに緩衝材5を設けた印刷マスク20の構造である。このような構造にすることで、はんだプリコート部およびその近傍のみに緩衝材を配置しているため、緩衝材の変形負荷が小さく容易に変形できる。よって、印刷マスクと基板とを確実に密着させることが可能になるため、はんだペーストの滲みを防止することが可能になり、操作中にも安定した印刷状態を確保することができる。また金属マスク3の裏表面が外観で確認できるため、緩衝材マスク5に含有させたフラックスの量の確認が容易になる。すなわち、緩衝材マスク5を貼り合わせた面の金属マスク3の表面にフラックスが滲み出ているか否かでフラックスの量が十分であるかどうかを判断できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the second embodiment, the
次に、はんだプリコート部8の厚み(以下、単に厚と記載する)に対する緩衝材マスク5厚を変え、はんだプリコート部8上に塗布されるフラックス塗布性ならびにそのフラックスを介し、電子部品を搭載し、リフロー接合した後のはんだ溶融性を検討した。
Next, the thickness of the
具体的には、はんだプリコート部8厚が20μm、40μm、60μmの3種類に対し、はんだプリコート部8上に0402チップ部品を搭載し、0402チップ部品に対するはんだプリコート部8の溶融性、ならびに2012チップ部品のランドの印刷性を評価した。なお評価したサンプル数は各条件に対し、10サンプルである。 Specifically, 0402 chip components are mounted on the solder precoat portion 8 for three types of solder precoat portions 8 having a thickness of 20 μm, 40 μm, and 60 μm, and the meltability of the solder precoat portion 8 with respect to the 0402 chip components, and 2012 chips The printability of the parts land was evaluated. The number of samples evaluated is 10 samples for each condition.
表1に示すように、はんだプリコート部厚と緩衝材厚が同じ場合、はんだプリコート厚60μm、緩衝材厚60μmの場合は一部の2012チップ部品の端子のランドへの印刷性が悪かった。また、緩衝部の厚みがはんだプリコート部の厚みを超えている場合は、印刷性はすべて良好であった。はんだプリコート部8厚を少しでも超える厚みの緩衝材とすれば、はんだプリコート部厚を緩衝材が吸収できるので印刷性が良好となる。大型電子部品ランドへの印刷性は、印刷マスクとプリント基板との間に隙間がなく密着するため、印刷マスク裏面へのはんだペーストの回り込みもなく良好である。 As shown in Table 1, when the solder precoat thickness and the buffer material thickness are the same, when the solder precoat thickness is 60 μm and the buffer material thickness is 60 μm, the printability on the lands of the terminals of some of the 2012 chip components is poor. Moreover, when the thickness of the buffer part exceeded the thickness of the solder precoat part, all the printability was good. If the buffer material has a thickness that exceeds the thickness of the solder precoat portion 8 even a little, the buffer material can absorb the thickness of the solder precoat portion, so that the printability is improved. The printability on the large-sized electronic component land is good because there is no gap between the print mask and the printed circuit board, and the solder paste does not wrap around the back surface of the print mask.
次にはんだプリコート部上へのフラックス塗布性(転写性ともいう)について説明する。フラックスの材質は特に限定はなく公知のフラックスが使用できる。中でも粘着性のあるものが、マスクをはずした後でも、固化したはんだに長時間とどまりフラックスの効果を発揮できるので好ましい。このような市販品としては、たとえば粘着性のある「デルタラックス 529D−1」(商標、千住金属社製)が挙げられる。なおここでは、はんだプリコート上部全面をフラックスが覆うとともに、0402チップ部品を搭載したときに、フラックスにより0402チップ部品が固定(タッキング)できた場合、良好であると判断した。 Next, the flux application property (also called transfer property) on the solder precoat portion will be described. The material of the flux is not particularly limited, and a known flux can be used. Among them, an adhesive is preferable because it can remain on the solidified solder for a long time even after the mask is removed, and the effect of flux can be exhibited. As such a commercial product, for example, “Deltalux 529D-1” (trademark, manufactured by Senju Metal Co., Ltd.) having adhesiveness can be mentioned. Here, the flux covers the entire upper surface of the solder precoat, and when the 0402 chip component is mounted, it is determined that the 0402 chip component can be fixed (tucked) by the flux.
表1に示すように、はんだプリコート部20μm厚に対し、緩衝材厚60μmの場合を除いて良好であった。はんだプリコート部20μm厚に対し、緩衝材厚60μmの場合は、はんだプリコート部厚が緩衝材厚に対し、1/3程度しか沈み込んでいないため、はんだプリコート部をフラックスが覆っているものの0402チップ部品をタッキングするにはフラックス塗布量が不足していることが判明した。 As shown in Table 1, it was good with respect to the solder precoat part thickness of 20 μm, except for the case of the buffer material thickness of 60 μm. In the case where the thickness of the buffer material is 60 μm with respect to the thickness of the solder precoat portion of 20 μm, the solder precoat portion is only sunk to about 1/3 of the thickness of the buffer material. It was found that the amount of flux applied was insufficient for tacking parts.
はんだプリコート上に搭載した0402チップ部品の溶融性については、はんだプリコート上に0402チップ部品がタッキングされたはんだプリコート厚と緩衝材厚との組合せは、溶融性も良好であり問題なかった。 Regarding the meltability of the 0402 chip component mounted on the solder precoat, the combination of the solder precoat thickness in which the 0402 chip component was tacked on the solder precoat and the buffer material thickness had good meltability and had no problem.
以上より、はんだプリコート部厚を超えるより厚みの緩衝材であれば、印刷性、はんだ溶融性等問題がないので好ましい。特にはんだプリコート部の厚みを超える厚みであって、3倍未満であるのがより好ましく、2倍程度が特に好ましい。 From the above, a buffer material having a thickness exceeding the solder precoat thickness is preferable because there are no problems such as printability and solder meltability. In particular, the thickness exceeds the thickness of the solder precoat portion, more preferably less than 3 times, and particularly preferably about 2 times.
次に、図7〜図12に基づいて、本実施の形態における印刷マスクを用いたプリント基板の実装方法について説明する。 Next, a printed circuit board mounting method using a printing mask according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図7は、本実施の形態における印刷マスクを用いた印刷方法のフローチャートを示す。図8〜図12は本発明の印刷マスクを用いたプリント基板の実装方法の工程の模式的断面図である。 FIG. 7 shows a flowchart of a printing method using a printing mask in the present embodiment. 8 to 12 are schematic cross-sectional views of steps of a printed circuit board mounting method using the printing mask of the present invention.
微小ランド部12aと大型電子部品のランド12bが形成されているプリント基板において、0402チップ部品ならびに狭ピッチICなどの微小ランド部のみに、はんだプリコート法により、はんだ皮膜を施したはんだプリコート基板11を準備する。(図7のステップ1、図8)
In the printed circuit board on which the
準備したはんだプリコート基板11上の大型電子部品を搭載するランドとそれに対向する印刷マスク1との貫通孔2を位置合わせする。位置合わせ後、印刷マスク1とプリコート基板11とをコンタクトさせ、はんだペースト15を印刷マスク1上に載置し、スキージ16を矢印の方向に摺動させる。(図7のステップ2、図9)
The through
スキージ16の印刷マスク1上を摺動する際の押圧力により、プリコート部13が印刷マスク1の緩衝材5に沈み込むとともに、印刷マスク1上に載置されたはんだペースト15が印刷マスク1に形成された大型電子部品のランド部12bに対応する貫通孔2に充填される。この際に、印刷マスク1の緩衝材5にフラックスが含浸されているため、緩衝材5に沈み込んだはんだプリコート部13の表面にフラックスが塗布される。なおこの時点で、プリコート基板11の表面と印刷マスク1の緩衝材の表面とが確実に密着している。(図7のステップ3、図10)
Due to the pressing force when the
次に、印刷マスク1もしくはプリコート基板11を等加速モードなどによりプリコート基板11から印刷マスク1を版離れさせる。この版離れにより印刷マスク1の貫通孔にスキージにより充填されたはんだペースト17が、プリコート基板11上の大型電子部品のランド12bに塗布される。(図7のステップ4、図11)
Next, the printing mask 1 or the
以上より、印刷マスクから版離れしたプリコート基板11上のはんだプリコート部13の表面にはフラックス14が塗布されており、なおかつはんだプリコートされていない大型電子部品のランド部12bには、適量のはんだペースト17が供給される。
As described above, the
次に、微小電子部品のランド12a上に形成したはんだプリコート部13上ならびに大型電子部品のランド12b上に転写されたはんだペースト17上に、各々対応する電子部品10a、10bを部品搭載機にて所定位置に搭載し、基板を加熱することにより、はんだプリコート13部ならびにはんだペースト17を溶融させ、各電子部品を基板上に固着させる。(図7のステップ5、図12)
Next, on the
以上の通り、大型電子部品のランド部へのはんだ供給と同時に、はんだプリコート部にフラックス供給が可能になる。したがって、従来、大型電子部品ランド部へのはんだ供給後に行われていたフラックス供給工程をなくすことができるため、生産工程の削減が可能になる。 As described above, the flux can be supplied to the solder precoat portion simultaneously with the solder supply to the land portion of the large electronic component. Accordingly, it is possible to eliminate the flux supply process that has been conventionally performed after supplying the solder to the large-sized electronic component land, and thus it is possible to reduce the production process.
1,20 印刷マスク
2,4,6 貫通孔
3 金属マスク
5 緩衝材マスク
5a シリコーンゴム系材質
7 切れ目
8,13 はんだプリコート部
10a 大型電子部品
10b 微小電子部品
11 はんだプリコート基板
12a 微小電子部品のランド
12b 大型電子部品のランド
14 フラックス
15 はんだペースト
16 スキージ
17 転写されたはんだペースト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該プリント基板の他のランドと該ペーストを印刷するための印刷マスクの開口部を位置合わせする工程、
位置あわせ工程後に印刷マスクとプリント基板とをコンタクトさせ、固化したはんだを沈み込ませ、該はんだにフラックスを塗布させる工程、
印刷マスク上に載置したはんだペーストを該印刷マスクの開口部に充填させ、プリント基板の他のランド上にはんだペーストを供給する工程、
該フラックスが塗布された固化したはんだ上、および印刷したプリント基板上の他のランド部のはんだペースト上に電子部品を搭載する工程、および
プリント基板を加熱することにより、固化したはんだならびにはんだペーストを溶融させ、電子部品をプリント基板に固着させる工程、とを含むことを特徴とする印刷マスクを使用したプリント基板の実装方法。 In a method of printing a solder paste on another land of a printed circuit board having solder solidified on some lands and mounting the printed circuit board on the printed circuit board,
Aligning the other lands of the printed circuit board with the openings of the print mask for printing the paste;
A step of contacting the printing mask and the printed circuit board after the alignment step, sinking the solidified solder, and applying a flux to the solder;
Filling the solder paste placed on the printing mask into the opening of the printing mask and supplying the solder paste onto the other lands of the printed circuit board;
A step of mounting electronic components on the solidified solder to which the flux is applied and on the solder paste of other lands on the printed printed board, and by heating the printed board, the solidified solder and the solder paste are removed. A method of mounting a printed circuit board using a printing mask, comprising: melting and fixing an electronic component to the printed circuit board.
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WO2019078404A1 (en) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | 윤형열 | Method for forming side pattern of display panel |
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