JP2016112864A - メタルマスクデータ出力装置および出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メタルマスクの製造コストを低減できる技術を提供する。【解決手段】メタルマスクデータ出力装置１４は、開口データ保持部２２と、取得部２８と、出力部３０と、を備える。開口データ保持部２２は、部品に関する情報と、部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口の開口形状であって、部品が実装されるべきプリント回路基板に関する属性に応じた複数の開口形状とを対応付けて保持する。取得部２８は、ユーザにより指定されたプリント回路基板である指定プリント回路基板の設計データと指定基板への微小チップ部品等の搭載有無とを基板設計情報保持部１８から取得する。出力部３０は、指定プリント回路基板への微小チップ部品等の搭載有無に応じて、指定プリント回路基板に実装される部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づくメタルマスクデータを出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、メタルマスクデータ出力装置および出力方法に関する。

電子機器の高機能化等の要求に伴い、それに搭載されるプリント回路基板の高密度実装化が進んでいる。このような高密度実装化により、プリント回路基板には微小チップ部品や微細ピッチの大型部品が実装されるようになってきている。

プリント回路基板への半田クリームの印刷塗布にはメタルマスクが使用される。メタルマスクには、プリント回路基板上のランドに対応する位置に開口が形成されている。このメタルマスクを介して半田クリームをプリント回路基板上に塗布することにより、開口を通過した半田クリームがランド上に塗布される。

微小チップ部品や電源モジュール（ＯＢＰ）等の大型ＩＣ部品が搭載されるプリント回路基板では、微小チップ部品に対応してメタルマスクに設けられている微小開口の半田抜け性を確保するために、メタルマスクを部分的に薄くしたり、または電源モジュール（ＯＢＰ）等の大型ＩＣ部品の半田量確保のために、開口部を除くメタルマスク全体を薄くするハーフエッチング手法が用いられる。

特開２０００−２１８７５８号公報

しかしながら、ハーフエッチング手法は比較的高コストであるため、メタルマスクの製造コストひいてはプリント回路基板の製造コストを押し上げうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的はメタルマスクの製造コストを低減しうる技術の提供にある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のメタルマスクデータ出力装置は、部品に関する情報と、当該部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口の開口形状であって、当該部品が実装されるべき基板に関する属性に応じた複数の開口形状とを対応付けて記憶する記憶部と、ユーザにより指定された基板である指定基板に関する属性情報と、指定基板に実装される部品に関する情報と、を含むデータを取得する取得部と、指定基板に関する属性情報に応じて、指定基板に実装される部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づく所定形式のメタルマスクデータを出力する出力部と、を備える。

本発明の別の態様は、メタルマスクデータ出力方法である。この方法は、部品に関する情報と、当該部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口の開口形状であって、当該部品が実装されるべき基板に関する属性に応じた複数の開口形状とを対応付けた情報にしたがってメタルマスクデータ出力装置が実行するメタルマスクデータ出力方法であって、ユーザにより指定された基板である指定基板に関する属性情報と、指定基板に実装される部品に関する情報と、を含むデータを取得するステップと、指定基板に関する属性情報に応じて、指定基板に実装される部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づく所定形式のメタルマスクデータを出力するステップと、を含む。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、メタルマスクの製造コストを低減できる。

実施の形態に係るメタルマスク製造システムの構成を示す図である。 図１のメタルマスクデータ出力装置の機能構成を示すブロック図である。 図２の基板設計情報保持部のデータ構造を示す図である。 図２の部品情報保持部のデータ構造を示す図である。 図２の開口データ保持部のデータ構造を示す図である。 図１のメタルマスク加工装置の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態の変形例に係る開口データ保持部のデータ構造を示す図である。

実施の形態に係るメタルマスク製造システムの概要は以下の通りである。
実施の形態に係るメタルマスク製造システムでは、各部品に対応してメタルマスクに形成されるべきマスク開口のそれぞに、複数の開口形状を割り当てて保持する。具体的にはメタルマスクのマスク厚が薄い（例えば１２０μｍ）とき用の開口形状と、メタルマスクのマスク厚が従来通り厚い（例えば１５０μｍ）とき用の開口形状と、の２つの開口形状を割り当てて保持する。

プリント回路基板に微小チップ部品あるいは半田量確保のため開口形状を大きくする電源モジュール（ＯＢＰ）等の大型ＩＣ部品や微細ピッチの大型ＩＣ部品（以下、これらをまとめて「微小チップ部品等」とも呼ぶ）が搭載される場合は、マスク厚が薄いとき用の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づくメタルマスクデータを出力する。そして、マスク厚が薄いメタルマスクに、このメタルマスクデータに基づくマスク開口を形成する。この場合、微小チップ部品に対応してメタルマスクに設けられる微小マスク開口の半田抜け性を確保できる。また、電源モジュール（ＯＢＰ）等の大型ＩＣ部品や微細ピッチの大型ＩＣ部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口による半田付け性の品質不良（半田量不足）を抑止できる。

一方、プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されない場合は、マスク厚が厚いとき用の開口形状を選択し、開口形状に基づくメタルマスクデータを出力する。そして、マスク厚が厚いメタルマスクに、このメタルマスクデータに基づくマスク開口を形成する。つまり、プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されない場合は、従来のマスク厚で、従来の開口形状のマスク開口が形成されたメタルマスクが製造される。したがって、従来通りの高い半田の抜け性、高い半田付け性を実現できるメタルマスクが製造される。以下、実施の形態に係るメタルマスク製造システムについて具体的に説明する。

図１は、実施の形態に係るメタルマスク製造システム１０の構成を示す。メタルマスク製造システム１０は、プリント回路基板への半田クリームの印刷に使用するメタルマスクを製造する。メタルマスク製造システム１０は、作業者端末１２と、メタルマスクデータ出力装置１４と、メタルマスク加工装置１６と、を備える。これら各装置は、ネットワークを介して接続される。

作業者端末１２は、作業者により操作される情報処理端末である。作業者端末１２は、一般的なＰＣである。なお、作業者端末１２は、タブレット端末、その他の端末であってもよい。ユーザは作業者端末１２を操作して、メタルマスクデータ出力装置１４およびメタルマスク加工装置１６にメタルマスクの製造を指示する。

メタルマスクデータ出力装置１４は、メタルマスクデータを出力する。メタルマスクデータは、例えばガーバデータであり、メタルマスクに形成されるマスク開口を指定する。メタルマスク加工装置１６は、メタルマスクデータ出力装置１４によって出力されたメタルマスクデータに基づき、メタルマスクを加工する。

（メタルマスクデータ出力装置）
図２は、図１のメタルマスクデータ出力装置１４の機能構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）やメモリをはじめとする素子や機械装置、電子回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。図６についても同様である。

メタルマスクデータ出力装置１４は、基板設計情報保持部１８と、部品情報保持部２０と、開口データ保持部２２と、登録部２４と、受付部２６と、取得部２８と、出力部３０と、を備える。

基板設計情報保持部１８は、プリント回路基板の設計データを保持する。図３は、基板設計情報保持部１８のデータ構造を示す。基板設計情報保持部１８は、基板ＩＤ１８ａと、設計データ１８ｂと、搭載有無１８ｃと、を対応づけて保持する。基板ＩＤ１８ａは、プリント回路基板を一意に識別するＩＤを示す。設計データ１８ｂは、例えばＣＡＤデータであり、プリント回路基板に実装される部品、部品の配置位置（部品の中心座標）、部品の配置角度、部品の各ピンの位置（座標）、配線パターンなどを含む。搭載有無１８ｃは、プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されるか否かを示す。「搭載」はプリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されることを示し、「非搭載」はプリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されないことを示す。設計データ１８ｂは、作業者端末１２を介してユーザによって登録される。搭載有無１８ｃは、後述するように、登録部２４によって登録される。

部品情報保持部２０は、プリント回路基板に実装される各種の部品に関する情報を保持する。図４は、部品情報保持部２０のデータ構造を示す。部品情報保持部２０は、部品ＩＤ２０ａと、部品名２０ｂと、微小区分２０ｃと、を対応づけて保持する。部品ＩＤ２０ａは、部品を一意に識別するＩＤを示す。部品名２０ｂは、部品の名称を示す。微小区分２０ｃは、微小チップ部品等であるか否かを示す。微小区分「ＹＥＳ」は、その部品が微小チップ部品等であることを示し、微小区分「ＮＯ」はその部品が微小チップ部品等ではないことを示す。なお、部品情報保持部２０は、部品の外形寸法などを更に対応づけて保持してもよい。

開口データ保持部２２は、メタルマスクに形成されるマスク開口に関する情報を保持する。図５は、開口データ保持部２２のデータ構造を示す。開口データ保持部２２は、部品ＩＤ２２ａと、開口ＩＤ２２ｂと、開口形状ＩＤ２２ｃと、開口形状２２ｄと、を対応づけて保持する。部品ＩＤ２２ａは、部品を一意に識別するＩＤを示し、部品情報保持部２０の部品ＩＤ２０ａと対応する。開口ＩＤ２２ｂは、部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口を識別するＩＤを示す。

開口形状ＩＤ２２ｃは、各マスク開口の開口形状を識別するＩＤを示す。実施の形態では、各マスク開口に複数の開口形状を割り当てることができる。開口形状ＩＤ２２ｃは、それら複数の開口形状を識別する。図５では、各マスク開口に、メタルマスクのマスク厚が厚い場合に採用されるべき開口形状とメタルマスクのマスク厚が薄い場合に採用されるべき開口形状との２つの開口形状が割り当てられており、開口形状ＩＤ２２ｃはそれを識別する。

開口形状２２ｄは、各マスク開口の形状を示す。例えば、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」、開口形状ＩＤ「厚」の開口形状は、円形（ＣＩＲＣＬＥ）で、その直径が０．４ｍｍであることを示している。また、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」、開口形状ＩＤ「薄」の開口形状は、円形（ＣＩＲＣＬＥ）で、その直径が０．４５ｍｍであることを示している。つまり、マスク厚が薄い場合は、マスク厚が厚い場合に比べ、マスク開口を広くしている。これにより、マスク厚が薄い場合でも、厚い場合と同程度の量の半田クリームをプリント回路基板に塗布できる。

登録部２４は、設計データが基板設計情報保持部１８に登録されると、微小チップ部品等の搭載有無を基板設計情報保持部１８に登録する。具体的には、登録部２４は、基板設計情報保持部１８と部品情報保持部２０とを参照して、登録された設計データのプリント回路基板に実装される部品に微小チップ部品等が含まれているか否かを特定する。登録部２４は、微小チップ部品等が含まれていると特定した場合は基板設計情報保持部１８の搭載有無１８ｃに「搭載」を登録し、微小チップ部品等が含まれていないと特定した場合は基板設計情報保持部１８の搭載有無１８ｃに「非搭載」を登録する。例えば、基板設計情報保持部１８に登録された設計データに部品ＩＤ「Ｐ００１」の部品が含まれる場合、登録部２４は、基板設計情報保持部１８の搭載有無１８ｃに「搭載」を登録する。

受付部２６は、作業者端末１２を介してユーザから、メタルマスクデータの作成指示を受け付ける。この際ユーザは、作業者端末１２を介して、メタルマスクデータを作成するプリント回路基板を指定する。取得部２８は、受付部２６が作成指示を受け付けると、メタルマスクを作成するよう指示されたプリント回路基板（以下、「指定プリント回路基板」と呼ぶ）の設計データと微小チップ部品等の搭載有無とを基板設計情報保持部１８から取得する。

出力部３０は、メタルマスクデータを出力する。出力部３０は、取得部２８が取得した設計データから、各部品の配置位置、配置角度、ピンの位置を特定し、これを基に、各部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の位置を特定する。出力部３０は、さらに、開口データ保持部２２を参照して、各マスク開口の開口形状を選択する。具体的には、出力部３０は、指定プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載される場合（基板設計情報保持部１８の搭載有無１８ｃが「搭載」の場合）、各マスク開口について、メタルマスクのマスク厚が薄い場合に採用されるべき開口形状を選択する。また出力部３０は、指定プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されない場合（基板設計情報保持部１８の搭載有無１８ｃが「非搭載」の場合）、各マスク開口について、メタルマスクのマスク厚が厚い場合に採用されるべき開口形状を選択する。出力部３０は、特定したマスク開口の位置と、選択した開口形状と、に基づいて、メタルマスクデータを出力する。

（メタルマスク加工装置）
図６は、図１のメタルマスク加工装置１６の機能構成を示すブロック図である。メタルマスク加工装置１６は、マスク厚選択部３２と、メタルマスク加工機３４と、を備える。マスク厚選択部３２は、メタルマスクデータ出力装置１４の基板設計情報保持部１８を参照して、メタルマスクの厚みを決定する。マスク厚選択部３２は、指定プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載される場合は、マスク厚の薄い（例えば１２０μｍ）のメタルマスクを採用するよう決定し、指定プリント回路基板に微小チップ部品等が搭載されない場合は、マスク厚の厚い（例えば１５０μｍ）のメタルマスクを採用するよう決定する。

メタルマスク加工機３４は、マスク厚選択部３２によって選択された厚みのメタルマスクに、メタルマスクデータ出力装置１４によって出力されたメタルマスクデータに基づいて、マスク開口を形成する。メタルマスク加工機３４は、例えば、レーザ光をメタルマスク（金属板）に照射してマスク開口を形成するレーザ加工機である。

実施の形態に係るメタルマスク製造システム１０によると、各マスク開口に対して複数の開口形状を割り当てることができ、プリント回路基板への微小チップ部品等の搭載有無によって、マスク開口の開口形状を選択できる。そのため、微小チップ部品等が搭載されるプリント回路基板のメタルマスクには、薄いメタルマスクを採用して、薄いメタルマスク用のマスク開口を設けることが可能となる。これにより、微小チップ部品に対応してメタルマスクに設けられる微小マスク開口の半田の抜け性を確保できる。また電源モジュール（ＯＢＰ）等の大型ＩＣ部品や微細ピッチの大型ＩＣ部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口による半田付け性の品質不良を抑止できる。加えて、メタルマスクの製造にハーフエッチング手法を用いないため、比較的製造コストを抑えることができる。一方、微小チップ部品等が搭載されないプリント回路基板のメタルマスクには、従来どおり厚いメタルマスクを採用して、厚いメタルマスク用のマスク開口を設けることが可能となる。これにより、従来通りの高い半田の抜け性、高い半田付け性を実現できるメタルマスクを製造できる。

以上、実施の形態に係るメタルマスク製造システムの構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。以下、変形例を示す。

（変形例１）
実施の形態では、指定プリント回路基板への微小チップ部品等の搭載有無によって開口形状を選択する場合について説明したが、これに限られない。例えば、鉛を含有する部品と鉛を含有しない部品とを混在して搭載するプリント回路基板を製造するラインでは、鉛を含有する部品に合わせて低いリフロー温度に設定するため、半田クリームのみ溶解し、リード母材は溶解しない。そのため、開口形状を大きくする。一方、鉛を含有しない部品のみ搭載する基板を製造する製造ラインでは、鉛を含有しない部品に合わせて高いリフロー温度に設定するため、半田クリームとリード母材とが共に溶解する。そのため、開口形状を小さくする。このように、製造ラインごとに、開口形状を選択してもよい。以下、実施の形態との違いに焦点を当てて説明する。

受付部２６は、作業者端末１２を介してユーザから、メタルマスクデータの作成指示を受け付ける。この際ユーザは、作業者端末１２を介して、メタルマスクデータを作成するプリント回路基板と、プリント回路基板を製造する製造ラインを特定する製造ラインＩＤ（例えば「Ｌ００１」）を指定する。取得部２８は、受付部２６が作成指示を受け付けると、指定プリント回路基板の設計データを基板設計情報保持部１８から取得する。また取得部２８は、製造ラインＩＤを受付部２６から取得する。

図７は、開口データ保持部２２のデータ構造を示す。開口データ保持部２２は、実施の形態と同様、部品ＩＤ２２ａと、開口ＩＤ２２ｂと、開口形状ＩＤ２２ｃと、開口形状２２ｄと、を対応づけて保持する。本変形例では、各マスク開口に、製造ライン固有の開口形状と、製造ライン共通の開口形状との２つの開口形状が割り当てられており、開口形状ＩＤ２２ｃはそれを識別する。

開口形状２２ｄは、各マスク開口の形状を示す。例えば、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」、開口形状ＩＤ「共通」の開口形状は、円形（ＣＩＲＣＬＥ）で、その直径が０．４ｍｍであることを示している。また、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」、開口形状ＩＤ「Ｌ００１」の開口形状は、円形（ＣＩＲＣＬＥ）で、その直径が０．４５ｍｍであることを示している。

出力部３０は、実施の形態と同様に、取得部２８が取得した設計データから、各部品の配置位置、配置角度、ピンの位置を特定し、これを基に、各部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の位置を特定する。出力部３０は、さらに、開口データ保持部２２を参照して、各マスク開口の開口形状を選択する。具体的には、出力部３０は、取得部２８が取得した製造ラインＩＤに対応する開口形状を選択する。例えば、取得部２８が取得した製造ラインＩＤが「Ｌ００１」の場合、出力部３０は、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」のマスク開口について、開口形状ＩＤ「Ｌ００１」の開口形状（ＣＩＲＣＬＥ、０．４５ｍｍ）を選択する。

製造ラインＩＤが入力されなかった場合、あるいは取得部２８が取得した製造ラインＩＤが開口形状ＩＤに登録されていない場合、出力部３０は、製造ライン共通の開口形状を選択する。例えば、取得部２８が取得した製造ラインＩＤが「Ｌ００３」の場合、出力部３０は、部品ＩＤ「Ｐ００１」、開口ＩＤ「Ａ００１」のマスク開口について、開口形状ＩＤ「共通」の開口形状（ＣＩＲＣＬＥ、０．４０ｍｍ）を選択する。出力部３０は、このように特定したマスク開口の位置と、選択した開口形状とに基づいて、メタルマスクデータを出力する。本変形例によると、実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

（変形例２）
実施の形態と変形例１とを組み合わせてもよい。この場合、例えば、（１）微小チップ部品等が搭載される場合は、マスク厚が薄い場合に採用されるべき開口形状を選択し、（２）微小チップ部品等が搭載されない場合で、かつ、製造ライン固有の開口形状がある場合は、その製造ライン固有の開口形状を選択し、（３）微小チップ部品等が搭載されない場合で、かつ、製造ライン固有の開口形状がない場合あるいは製造ラインが指定されなかった場合は、マスク厚が従来通り厚い場合に採用されるべき開口形状を選択してもよい。

（変形例３）
実施の形態では、各マスク開口に２つの開口形状が割り当てられる場合について説明したが、これに限られない。各マスク開口に３つ以上の開口形状が割り当てられてもよい。

請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連携によって実現されることも当業者には理解されるところである。

１０ メタルマスク製造システム、 １２ 作業者端末、 １４ メタルマスクデータ出力装置、 １６ メタルマスク加工装置、 １８ 基板設計情報保持部、 ２０ 部品情報保持部、 ２２ 開口データ保持部、 ２４ 登録部、 ２６ 受付部、 ２８ 取得部、 ３０ 出力部、 ３２ マスク厚選択部、 ３４ メタルマスク加工機。

Claims (2)

1. 部品に関する情報と、当該部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口の開口形状であって、当該部品が実装されるべき基板に関する属性に応じた複数の開口形状とを対応付けて保持する開口データ保持部と、
   ユーザにより指定された基板である指定基板に関する属性情報と、前記指定基板に実装される部品に関する情報と、を含むデータを取得する取得部と、
   前記指定基板に関する属性情報に応じて、前記指定基板に実装される部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づく所定形式のメタルマスクデータを出力する出力部と、
   を備えることを特徴とするメタルマスクデータ出力装置。
2. 部品に関する情報と、当該部品に対応してメタルマスクに設けられる各マスク開口の開口形状であって、当該部品が実装されるべき基板に関する属性に応じた複数の開口形状とを対応付けた情報にしたがってメタルマスクデータ出力装置が実行するメタルマスクデータ出力方法であって、
   ユーザにより指定された基板である指定基板に関する属性情報と、前記指定基板に実装される部品に関する情報と、を含むデータを取得するステップと、
   前記指定基板に関する属性情報に応じて、前記指定基板に実装される部品に対応してメタルマスクに設けられるマスク開口の開口形状を選択し、選択した開口形状に基づく所定形式のメタルマスクデータを出力するステップと、
   を含むことを特徴とするメタルマスクデータ出力方法。

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