JP2009224678A - Metal mask and printed wiring board - Google Patents
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Description
この発明は、プリント配線板上の任意の位置にソルダペーストを印刷するメタルマスクに関するものである。 The present invention relates to a metal mask for printing a solder paste at an arbitrary position on a printed wiring board.
通常、プリント配線板にソルダペーストを印刷するために、ステンレス製のメタル板にエッチング、レーザ加工等によりソルダペーストを印刷するための開口部を設けたメタルマスクが用いられる。メタルマスク開口部とプリント配線板上に設けられたはんだ付け用のパッドとが一致するように両者を重ね合わせ、スクリーン印刷により、メタルマスク上をスキージが左右に移動しながらソルダペーストを開口部内に充填する。ソルダペースト充填後、メタルマスクを取り外し、プリント配線板のソルダペーストが印刷されたパッドに部品を搭載する。そして、リフロー炉にて熱を加え、ソルダペーストを溶融することにより、部品がプリント配線板にはんだ付けされる。 Usually, in order to print a solder paste on a printed wiring board, a metal mask provided with an opening for printing a solder paste by etching, laser processing, or the like on a stainless steel metal plate is used. The metal mask opening and the soldering pad provided on the printed wiring board are overlapped so that they coincide with each other. By screen printing, the solder paste moves into the opening while the squeegee moves left and right on the metal mask. Fill. After the solder paste is filled, the metal mask is removed, and the component is mounted on the pad on which the solder paste of the printed wiring board is printed. Then, the component is soldered to the printed wiring board by applying heat in a reflow furnace and melting the solder paste.
ところが、このリフロー方式のはんだ付け工法において、ガルウィングリードと底面電極とを有するSOP(Small Outline Package)またはQFP(Quad Flat Package)の表面実装部品のはんだ付けを行う場合、底面電極がガルウィングリードの最下部より高い位置にあるため、底面電極がプリント配線板から50μm−150μm程度浮いてしまう。このため、底面電極に確実にはんだを接合させるためには、厚さ150μm以上のメタルマスクでソルダペーストをプリント配線板に印刷する必要があった。 However, in this reflow soldering method, when soldering a SOP (Small Outline Package) or QFP (Quad Flat Package) surface mount component having a gull wing lead and a bottom electrode, the bottom electrode is the top of the gull wing lead. Since it exists in a position higher than the lower part, a bottom electrode will float about 50 micrometers-150 micrometers from a printed wiring board. For this reason, in order to reliably join the solder to the bottom electrode, it was necessary to print the solder paste on the printed wiring board with a metal mask having a thickness of 150 μm or more.
その一方で、メタルマスク厚を厚くしてプリント配線板に印刷されるはんだ厚を厚くすると、部品搭載時にはんだ潰れが発生してしまう場合があった。表面実装部品のリードの狭ピッチ化が進んでいる近年においては、狭ピッチで並んでいる隣接パッド間で、はんだ潰れに起因してはんだブリッジと呼ばれる短絡不良が生じやすいという問題があるため、メタルマスクの厚さは100μm−130μm程度と薄くなってきていた。 On the other hand, when the thickness of the metal mask is increased to increase the thickness of the solder printed on the printed wiring board, the solder may be crushed during component mounting. In recent years, when the pitch of leads of surface mount components has been reduced, there is a problem that short-circuit defects called solder bridges are likely to occur between adjacent pads arranged at a narrow pitch due to solder crushing. The thickness of the mask has been reduced to about 100 μm-130 μm.
このように1枚のメタルマスクによるスクリーン印刷では、底面電極の高さにあわせて表面実装部品を搭載するパッド上に多くのはんだを供給しようとすると、狭ピッチのガルウィングリード間ではんだブリッジが生じやすくなる。一方、狭ピッチリード間のはんだブリッジを防ごうと部品リードパッドへのはんだの供給を減らすと、底面電極部分ではんだ浮きと呼ばれる未接続状態が生じやすくなるという相反する問題があった。 In this way, in screen printing using a single metal mask, if a large amount of solder is supplied onto the pad on which the surface mount component is mounted in accordance with the height of the bottom electrode, a solder bridge occurs between narrow pitch gull wing leads. It becomes easy. On the other hand, if the supply of solder to the component lead pads is reduced in order to prevent solder bridges between narrow pitch leads, there is a conflicting problem that an unconnected state called “solder floating” tends to occur at the bottom electrode portion.
そこで、特許文献1では、2種類のメタルマスクを用いて、ソルダペーストを印刷する厚さをパッド毎に変える方法が開示されている。まず1枚目のメタルマスクを用いて、ソルダペーストをプリント配線板上の全パッドに印刷する。2枚目のメタルマスクは、ソルダペースト厚を厚くしたいパッドに相当する部位にのみ開口部が形成されている。この2枚目のメタルマスクを用いて再びスクリーン印刷することによって、印刷されたソルダペースト厚をパッド毎に変えていた。 Therefore, Patent Document 1 discloses a method of changing the thickness for printing solder paste for each pad using two types of metal masks. First, using the first metal mask, the solder paste is printed on all pads on the printed wiring board. In the second metal mask, an opening is formed only at a portion corresponding to a pad where the solder paste thickness is to be increased. The printed solder paste thickness was changed for each pad by screen printing again using this second metal mask.
従来のメタルマスクは以上のように構成されているので、プリント配線板の片側表面の印刷にメタルマスクが2枚必要となり、裏面も印刷する両面基板の場合には最大4枚必要となるため、製造コストや工数が増加するという課題があった。 Since the conventional metal mask is configured as described above, two metal masks are required for printing on one side of the printed wiring board, and up to four in the case of a double-sided board that also prints the back side. There existed a subject that manufacturing cost and a man-hour increased.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、最小限の製造コストおよび工数で、表面実装部品等の局所的に多くのはんだ供給量を必要とするパッドにはソルダペーストを厚く印刷し、狭ピッチの部品リードパッド等の多くのはんだを供給するとはんだブリッジの問題が生じるパッドにはソルダペーストを薄く印刷することのできるメタルマスクを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a solder paste for pads that require a large amount of locally supplied solder, such as surface-mounted components, with minimum manufacturing cost and man-hours. An object of the present invention is to provide a metal mask capable of thinly printing a solder paste on a pad that causes a solder bridge problem when a large number of solders such as a component lead pad with a narrow pitch are supplied.
この発明に係るメタルマスクは、部品電極をはんだ付けするためにプリント配線板上に形成されたパッドに対応する位置に開口部を形成し、開口部の周囲に、プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成するようにしたものである。 In the metal mask according to the present invention, an opening is formed at a position corresponding to a pad formed on the printed wiring board for soldering the component electrodes, and a plurality of protrusions projecting toward the printed wiring board around the opening. The protrusions are formed.
この発明によれば、部品電極をはんだ付けするためにプリント配線板上に形成されたパッドに対応する位置に開口部を形成し、開口部の周囲に、プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成するようにしたので、プリント配線板に印刷するソルダペーストの厚さを開口部毎に調整することが可能となる。 According to the present invention, an opening is formed at a position corresponding to a pad formed on a printed wiring board in order to solder a component electrode, and a plurality of protrusions protruding toward the printed wiring board around the opening. Since the portion is formed, the thickness of the solder paste printed on the printed wiring board can be adjusted for each opening.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。また、図2は、この発明の実施の形態1に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。図1および図2に示すメタルマスク1は、底面電極とガルウィングリードとを有するSOPまたはQFPの表面実装部品を搭載するプリント配線板を印刷するために用いられる。メタルマスク1中央に、表面実装部品の底面電極用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための開口部2aを形成し、開口部2aの両側に、表面実装部品の各ガルウィングリード用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための各開口部2bを形成する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a metal mask according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a schematic top view showing the configuration of the metal mask according to the first embodiment of the present invention. The metal mask 1 shown in FIGS. 1 and 2 is used for printing a printed wiring board on which a SOP or QFP surface-mounted component having a bottom electrode and a gull wing lead is mounted. In the center of the metal mask 1, an
開口部2aと開口部2bの間に、ソルダペースト印刷時に開口部2aをプリント配線板から浮かせるための突起部3を複数形成する。これら突起部3はプリント配線板側とは反対側のメタルマスク1表面からポンチ等でパンチング処理をして、プリント配線板側に突き出た窪みを作ることにより形成され、図2に示すように開口部2aの周囲に所定の間隔で配置されている。
A plurality of
次に、メタルマスク1を用いたプリント配線板の印刷方法および表面実装部品の実装方法について説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係るメタルマスクを用いた印刷および実装工程を示す断面図である。図3において図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。 Next, a printed wiring board printing method and a surface mounting component mounting method using the metal mask 1 will be described. FIG. 3 is a sectional view showing a printing and mounting process using the metal mask according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 and FIG.
図3(a)にメタルマスク1を用いたプリント配線板の印刷工程を示す。プリント配線板4には、その表面に表面実装部品の各電極を接合するためのはんだ付けパッド5a,5bが設置されている。はんだ付けパッド5aは表面実装部品の底面電極用であり、はんだ付けパッド5bはガルウィングリード用である。また、プリント配線板4の銅箔の配線を保護するためにソルダマスク6が塗布されている。このプリント配線板4の上に、突起部3の突き出た頂点がプリント配線板4と接触するようにメタルマスク1を重ね合わせる。このとき、はんだ付けパッド5aと開口部2aを一致させ、はんだ付けパッド5bと開口部2bとを一致させるように位置あわせする。
FIG. 3A shows a printed wiring board printing process using the metal mask 1. The printed wiring board 4 is provided with
メタルマスク1上にソルダペースト7をのせて、スキージ8を押圧しながら移動させることにより、ソルダペースト7が開口部2a,2b内に充填されてプリント配線板4上に印刷される。メタルマスク1の開口部2b付近にスキージ8が移動してくると、スキージ8の重さでメタルマスク1が下方にしなり、開口部2bとプリント配線板4とが接した状態でソルダペースト7が印刷される。
By placing the
これに対して、開口部2aは周縁に形成した突起部3に支持されることにより、開口部2aがプリント配線板4から浮いた状態でソルダペーストが充填される。印刷後、メタルマスク1を取り外したプリント配線板4の状態を図3(b)に示す。ガルウィングリード用のはんだ付けパッド5b上にはメタルマスク1の厚さに等しいソルダペースト9bが印刷されている。また、底面電極用のはんだ付けパッド5a上にはメタルマスク1の厚さに突起部3の高さを加えた厚さのソルダペースト9aが印刷されている。
On the other hand, the opening 2a is supported by the
図3(c)にプリント配線板への表面実装部品の実装工程を示す。印刷後、プリント配線板4のソルダペースト9a上に表面実装部品10の底面電極11を配置し、ソルダペースト9b上に表面実装部品10のガルウィングリード12を配置する。次いで、このプリント配線板4をリフロー炉に入れて加熱して、ソルダペースト9a,9bを溶融させる。その後、ソルダペースト9a,9bを室温まで冷却して溶融はんだが固化することにより、はんだ付けパッド5aと底面電極11が接合し、はんだ付けパッド5bとガルウィングリード12が接合する。
FIG. 3C shows a process for mounting the surface mount component on the printed wiring board. After printing, the
なお、説明に用いたメタルマスク1は、図2に示すように突起部3を底面電極用の開口部2a周囲の4辺それぞれに複数ずつ突設する構成であったが、突起部3は開口部2a周囲の互いに向かい合う任意の2辺それぞれに1つ以上突設する構成であればよい。
The metal mask 1 used in the description has a structure in which a plurality of
また、説明に用いたメタルマスク1は、図2に示すように突起部3の突き出す形状を楕円形状としたが、これに限定されるものではなく、楕円形以外にも長方形、正方形、台形、円形、六角形または八角形等の多角形、突起毎に形状が異なる異形状等であってもよい。
In addition, the metal mask 1 used for the description has an elliptical shape in which the
以上のように、実施の形態1によれば、メタルマスク1は、底面電極11およびガルウィングリード12をはんだ付けするためにプリント配線板4上に形成されたはんだ付けパッド5a,5bに対応する位置に開口部2a,2bを形成し、開口部2a,2bの周囲に、プリント配線板4側に突き出た複数の突起部3をパンチング処理によって形成するように構成した。そのため、ガルウィングリード12に対応するメタルマスク1の開口部2bはプリント配線板4と接しているため、メタルマスク1の厚さ分のソルダペースト9bしか印刷されないのに対し、底面電極11に対応する開口部2aは周囲に突設した突起部3によってプリント配線板4から浮き上がり、浮いた高さ分のソルダペーストを多く印刷することが可能となり、プリント配線板に印刷するソルダペーストの厚さを開口部毎に調整することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the metal mask 1 corresponds to the
また、実施の形態1によれば、メタルマスク1を用いて印刷してなるプリント配線板は、底面電極にはんだ浮きが生じない充分な量のはんだを供給することが可能となる。 Further, according to the first embodiment, the printed wiring board printed using the metal mask 1 can supply a sufficient amount of solder that does not cause solder floating on the bottom electrode.
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係るメタルマスクの構成を示す概略上面図である。図4に示すメタルマスク21は、中央に表面実装部品の底面電極用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための開口部22aが形成されている。また、開口部22aの両側に、表面実装部品の各ガルウィングリード用のソルダペーストをプリント配線板に印刷するための各開口部22bが形成されている。
FIG. 4 is a schematic top view showing the configuration of the metal mask according to the second embodiment of the present invention. The
このメタルマスク21に、開口部2aの周囲を途切れることなく囲むように、プリント配線板側に突き出た突起部23を形成する。突設の方法は上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
The
以上のように、実施の形態2によれば、メタルマスク21は、突起部23が開口部22aの周囲を途切れることなく囲むように構成した。そのため、突起部の深さのばらつきが生じず、品質の安定したソルダペースト印刷が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係るメタルマスクの構成を示す断面図である。図5において図3と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図5に示すメタルマスク1は、突起部33を形成したことによりプリント配線板4から浮き上がった開口部32aの周縁部分に樹脂等が充填され、隔壁34が設けられている。このように開口部32aの周囲を樹脂等による隔壁34で囲い、印刷されるソルダペーストがはんだ付けパッド5a以外の場所(図5ではソルダマスク6)に入り込むことを防止する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a metal mask according to
以上のように、実施の形態3によれば、メタルマスク31は、開口部32aのプリント配線板4側の周縁を囲う隔壁34を樹脂で形成するように構成した。そのため、プリント配線板への部品実装時に印刷されたソルダペーストが隣接するリード電極へ流れこんで生じるはんだブリッジを防ぐことが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, the
なお、上記実施の形態1乃至3では、ソルダペーストを多く供給する必要のある電極の例に表面実装部品の底面電極を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば大型表面実装部品等のソルダペーストを多く供給する必要のある電極に対して、上記実施の形態1乃至3のメタルマスクを用いてプリント配線板にソルダペーストを印刷しても、同様の効果が得られる。 In the first to third embodiments, the bottom electrode of the surface mount component is described as an example of the electrode that needs to supply a large amount of solder paste. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the solder paste is printed on the printed wiring board using the metal mask of the first to third embodiments described above for an electrode that needs to supply a large amount of solder paste such as a large surface mount component, the same effect is obtained. can get.
1,21,31 メタルマスク、2a,2b,22a,22b,32a,32b 開口部、3,23,33 突起部、4 プリント配線板、5a,5b はんだ付けパッド、6 ソルダマスク、7 ソルダペースト、8 スキージ、9a,9b 印刷したソルダペースト、10 表面実装部品、11 底面電極、12 ガルウィングリード。 1,21,31 Metal mask, 2a, 2b, 22a, 22b, 32a, 32b Opening, 3, 23, 33 Protrusion, 4 Printed wiring board, 5a, 5b Soldering pad, 6 Solder mask, 7 Solder paste, 8 Squeegee, 9a, 9b Printed solder paste, 10 surface mount component, 11 bottom electrode, 12 gull wing lead.
Claims (6)
前記開口部の周囲に、前記プリント配線板側に突き出た複数の突起部を形成したことを特徴とするメタルマスク。 In a metal mask in which openings are formed at positions corresponding to pads formed on a printed wiring board in order to solder component electrodes,
A metal mask, wherein a plurality of protrusions protruding toward the printed wiring board are formed around the opening.
前記メタルマスクの開口部がプリント配線板上のパッドに重なるように当該メタルマスクを当該プリント配線板に重ねてソルダペーストを印刷してなるプリント配線板。 Using the metal mask according to any one of claims 1 to 5,
A printed wiring board obtained by printing a solder paste by overlaying the metal mask on the printed wiring board so that an opening of the metal mask overlaps a pad on the printed wiring board.
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