JP2017139337A - メタルマスク - Google Patents

Abstract

【課題】余分な構造や工程を追加することなしに、プリント配線板上の受熱部に印刷されたはんだペーストに由来するはんだが放熱ビアに流れ込むことを防ぐことができるメタルマスクを提供する。【解決手段】放熱ビアが形成された受熱部を有するプリント配線板にはんだペーストを印刷する際に用いるメタルマスクであって、プリント配線板の受熱部に対応する位置に、放熱ビアの上方領域を避けて開口された開口部を有するメタルマスク。【選択図】 図１

Description

本発明は、はんだペーストを印刷するためのメタルマスクに関する。特に、本発明は、放熱構造を有するプリント配線板にはんだペーストを印刷するためのメタルマスクに関する。

プリント配線板に実装された部品から発生した熱を放出するために、部品の下部に放熱端子を設け、その放熱端子をプリント配線板の受熱部にはんだ付けする放熱機構がある。そのような放熱機構を適用するプリント配線板には、実装面（表面）と、その実装面の反対側の面（裏面）とを熱的に接続する放熱ビアを形成する。ところで、放熱ビアを形成したプリント配線板に部品を実装する際には、プリント配線板の受熱部と部品の放熱端子とを接合するためのはんだが、表面から裏面に向けて放熱ビアの開口部を通じて流れ出てしまうという問題点があった。

特許文献１には、プリント配線板の放熱用パッド上にソルダーレジストを印刷し、ソルダーレジストを印刷した部分に放熱用スルーホールを形成させる放熱構造について開示されている。特許文献１の放熱構造においては、放熱用パッド上にはんだペーストを印刷する際にソルダーレジストが防波堤として機能するため、放熱用スルーホール内にはんだペーストが流れ込みにくくなる。

特許文献２には、放熱用スルーホールをリフロー用接着剤で塞ぐことによって、放熱用スルーホールからのはんだ漏れを防ぐ接合方法について開示されている。

特許文献３には、放熱用のスルーホールが開口する伝熱面をはんだレジストで複数の領域に分割し、それらの領域にはんだペーストを印刷したプリント配線板について開示されている。特許文献３のプリント配線板では、スルーホールの周囲に、溶融したはんだが流出しない幅ではんだレジストを形成し、スルーホールが開口していない領域にはんだペーストを印刷してはんだ領域を構成する。

特開２００６−０８０１６８号公報 特開２０１１−１０８８１４号公報 特開２００２−０２６４６８号公報

特許文献１の放熱構造では、放熱用スルーホールの周辺にソルダーレジストを設ける必要があるという問題点があった。また、特許文献１の放熱構造では、リフロー時に部品の放熱用電極側に回り込んだはんだがスルーホール上に到達し、スルーホール内にはんだが入り込むという問題点があった。

特許文献２の接合方法では、プリント配線板にクリームはんだを印刷する工程に加えて、リフロー用接着剤を印刷する工程が余分に必要になるという問題点があった。

特許文献３のプリント配線板では、プリント配線板上の伝熱面上にはんだレジストを形成する必要があるという問題点があった。また、特許文献３のプリント配線板では、はんだレジストを印刷することによって、部品側の放熱面と基板側の伝熱面との接触面積が一定になる。その結果、はんだレジストが印刷されていない部分に許容される融解後のはんだの容積も一定になるため、はんだが少なすぎると部品と基板との間に隙間ができて密着性が低下し、はんだが多すぎると部品の搭載状態が不安定になってしまう。すなわち、特許文献３のプリント配線板には、部品の放熱面と基板の伝熱面との間の接触面積と、許容される融解後のはんだ容積との高度なマッチング判定が必要となるという問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、余分な構造や工程を追加することなしに、プリント配線板上の受熱部に印刷されたはんだペーストに由来するはんだが放熱ビアに流れ込むことを防ぐことができるメタルマスクを提供することにある。

本発明のメタルマスクは、放熱ビアが形成された受熱部を有するプリント配線板にはんだペーストを印刷する際に用いるメタルマスクであって、プリント配線板の受熱部に対応する位置に、放熱ビアの上方領域を避けて開口された開口部を有する。

本発明によれば、余分な構造や工程を追加することなしに、プリント配線板上の受熱部に印刷されたはんだペーストに由来するはんだが放熱ビアに流れ込むことを防ぐことができるメタルマスクを提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクと、そのメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板とを対応付けた概念図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板に実装する部品の底面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板に実装する部品のＡ−Ａ’線断面図である 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板の平面図である。 本発明の第１の実施形態の方法ではんだペーストが印刷されたプリント配線板の別の一例の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板に部品を実装する工程を説明するためのＢ−Ｂ’線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板に部品を実装する工程を説明するためのＣ−Ｃ’線断面図である。 比較例のメタルマスクと、そのメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板とを対応付けた概念図である。 比較例のメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板の平面図である。 比較例のメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板に部品を実装する工程を説明するためのＤ−Ｄ’線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクのマスクパターンと、そのマスクパターンに対応するはんだパターンとを対応させてまとめた表である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクのマスクパターンと、そのマスクパターンに対応するはんだパターンとを対応させてまとめた表である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクのマスクパターンと、そのマスクパターンに対応するはんだパターンとを対応させてまとめた表である。 本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクのマスクパターンと、そのマスクパターンに対応するはんだパターンとを対応させてまとめた表である。 本発明の第２の実施形態に係るメタルマスクと、そのメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板とを対応付けた概念図である。 本発明の第２の実施形態に係るメタルマスクの平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板の平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る変形例１のメタルマスクの平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る変形例１のメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板の平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る変形例２のメタルマスクの平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る変形例２のメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板の平面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係るメタルマスクについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態のメタルマスク１０と、そのメタルマスク１０を用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板２０とを対応付けた概念図である。図２は、本実施形態のメタルマスク１０の平面図である。図３は、本実施形態のメタルマスク１０を用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板２０の平面図である。図４は、本実施形態のメタルマスク１０を用いてはんだペーストを印刷するプリント配線板２０に実装する表面実装部品（以下、部品３０と記載する）の底面図である。図５は、図４のＡ−Ａ’線断面図である。

部品３０のはんだ接合面には、電極端子３１と放熱端子３２とが形成されている。プリント配線板２０の実装面には、部品３０の電極端子３１に対応する位置に電極２１が形成され、部品３０の放熱端子３２に対応する位置に受熱部２２が形成されている。プリント配線板２０の受熱部２２には、プリント配線板２０の実装面側から反対面側までを貫く放熱ビア２３が形成されている。

〔メタルマスク〕
メタルマスク１０は、プリント配線板２０に部品３０を実装するためのはんだペーストを印刷する際に用いられる治具である。図１のように、メタルマスク１０には、第１の開口部１１および第２の開口部１２が開口される。

第１の開口部１１は、プリント配線板２０の電極２１の位置に対応して開口される。第１の開口部１１は、複数の電極２１に対応する複数の開口によって構成される。

第２の開口部１２は、プリント配線板２０の受熱部２２の位置に対応する伝熱領域１３内に開口される。第２の開口部１２は、放熱ビア２３の上方領域を避けるように開口される。第２の開口部１２は、放熱ビア２３の上方領域を避けた複数の開口によって構成される。

メタルマスク１０には、第１の開口部１１を設けずに、第２の開口部１２のみを設けてもよい。この場合、第２の開口部１２を単に開口部とよぶ。すなわち、メタルマスク１０には、少なくとも第２の開口部１２が開口部として開口される。また、第１の開口部１１および第２の開口部１２以外の開口部をメタルマスク１０に開口させてもよい。

放熱ビア２３の上方領域とは、はんだペーストを印刷するためにメタルマスク１０をプリント配線板２０に載せた際に、放熱ビア２３の上方とその周辺を含む領域である。例えば、受熱部２２に印刷されたはんだペーストに含まれるはんだ成分が溶融した際に、溶融したはんだ成分が放熱ビア２３に流れ込まない程度の周辺範囲内を放熱ビア２３の上方領域として設定すればよい。

図１のように、第１の開口部１１は、プリント配線板２０にメタルマスク１０を載せた際に、プリント配線板２０の電極２１の位置に合うように開口されている。また、伝熱領域１３は、プリント配線板２０にメタルマスク１０を載せた際に、プリント配線板２０の受熱部２２の上方に位置する。第２の開口部１２は、放熱ビア２３の上方領域を避けるように開口されているため、メタルマスク１０をプリント配線板２０に載せた際に、放熱ビア２３の上方領域はメタルマスク１０によって被覆される。プリント配線板２０にメタルマスク１０を載せた状態ではんだペーストを印刷すれば、放熱ビア２３の上方領域にはんだペーストは印刷されない。

メタルマスク１０は、鉄、銅、アルミニウム、チタン、ニッケルなどを含む金属を材料とする板状の治具である。メタルマスク１０は、繰り返し使用する場合、ステンレスなどの耐腐食性の高い材料で構成することが好ましい。なお、メタルマスク１０は、金属以外の材質を用いて製造されてもよい。

〔プリント配線板〕
プリント配線板２０は、部品３０が実装される基板である。図３のように、プリント配線板２０の実装面には、部品３０の電極端子３１にはんだ接合される電極２１と、放熱端子３２にはんだ接合される受熱部２２とを有する。

また、プリント配線板２０には、受熱部２２に熱的に接続され、実装面側から反対面側までプリント配線板２０を貫く放熱ビア２３が形成される。放熱ビア２３はスルーホール状に形成される。受熱部２２と放熱ビア２３とを組み合わせた機構がプリント配線板２０側の放熱構造である。

なお、プリント配線板２０の実装面に、電極２１、受熱部２２および放熱ビア２３以外の部分が形成されていてもよい。また、プリント配線板２０の実装面の反対面に、電極２１、受熱部２２および放熱ビア２３のいずれかが形成されていてもよい。プリント配線板２０の内部構造や配線などの詳細については説明を省略する。

電極２１は、実装される部品３０の電極端子３１に向かい合う位置に形成される。電極２１は、プリント配線板２０の内側または外側に配置された配線に接続される。電極２１は、例えばアルミニウムや銅などの金属を含む導電性の高い材料で構成されることが好ましい。

受熱部２２は、実装される部品３０の放熱端子３２に向かい合う位置に形成される。受熱部２２は、例えばアルミニウムや銅などの金属を含む導電性の高い材料で構成されることが好ましい。図３のように、受熱部２２には放熱ビア２３の一端部が配置される。

放熱ビア２３は、導電性の高い部分を含むスルーホールである。放熱ビア２３は、部品３０の実装面から反対面に向けてプリント配線板を貫き、部品３０から受け取った熱を実装面から反対面に向けて伝導させるための部材である。

放熱ビア２３の一端部は、プリント配線板２０の実装面側の受熱部２２に配置され、受熱部２２に熱的に接続される。また、放熱ビア２３の他端部は、プリント配線板２０の実装面に対して反対側の面に配置される。

放熱ビア２３は、ビア形状の金属をプリント配線板に埋め込んで形成させてもよいし、プリント配線板２０の貫通孔に金属めっきを施して形成させてもよい。例えば、放熱ビア２３は、鉄や銅、アルミニウム、チタン、ニッケルなどを含む任意の金属で構成することができる。ただし、放熱ビア２３は、十分な熱伝導性さえ得られれば、プラスチックやカーボンなどを主原料とする非金属の材料で構成してもよい。

本実施形態においては、プリント配線板２０の放熱構造として放熱ビア２３を一例にあげて説明している。放熱構造の一部が実装面側に露出しているプリント配線板２０であれば、その放熱構造を避けるように第２の開口部１２を形成させたメタルマスク１０を適用することができる。

〔部品〕
部品３０は、プリント配線板２０に実装される電子部品である。図４および図５のように、部品３０は、実装面側（底面側）に電極端子３１および放熱端子３２を有する。部品３０内部の集積回路や配線の詳細についての説明は省略する。

電極端子３１は、部品３０内部に搭載された集積回路や配線などに接続された端子である。電極端子３１は、部品３０の実装面に形成される。なお、電極端子３１は、部品３０の上面や側面に形成されていてもよい。

放熱端子３２は、部品３０から発せられた熱をプリント配線板２０の受熱部２２に伝導させるための部品３０側の放熱構造であり、部品３０の内部配線とは独立した構造である。ただし、放熱端子３２と受熱部２２との間で電力や信号をやり取りするように構成してもよい。放熱端子３２は、部品３０の実装面に形成される。

本実施形態においては、プリント配線板２０に単一の部品３０を実装する例を示すが、プリント配線板２０に複数の部品３０を実装してもよい。また、本実施形態においては、電極端子３１が底面に形成された部品３０を例示しているが、側面や上面から電極端子３１が突き出した部品３０であってもよい。部品３０は、プリント配線板２０に実装することさえできれば、どのような電子部品であってもよい。

図６は、本実施形態に係るメタルマスク１０を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の平面図である。以下においては、はんだペーストが印刷されているか否かに関わらず、プリント配線板２０と記載する。

図６のように、プリント配線板２０の電極２１には、メタルマスク１０の第１の開口部１１を通してはんだペーストが印刷される。プリント配線板２０の電極２１に印刷されたはんだペーストは、第１のはんだパターン４１を形成する。第１のはんだパターン４１は、電極２１上の全面に形成されてもよいし、電極２１上の一部に形成されてもよい。

また、プリント配線板２０の受熱部２２には、メタルマスク１０の第２の開口部１２を通してはんだペーストが印刷される。プリント配線板２０の受熱部２２に印刷されたはんだペーストは、第２のはんだパターン４２を形成する。第２のはんだパターン４２は、放熱ビア２３の上方領域を避けて、プリント配線板２０の受熱部２２上に形成される。また、第２のはんだパターン４２は、放熱ビア２３の外周を取り囲む複数の領域（以下、はんだ領域）に分割される。

図６においては、第２のはんだパターン４２を構成するはんだ領域の外形はそれぞれ異なっているが、それぞれのはんだ領域には同程度の量のはんだペーストが印刷されることが好ましい。また、第２のはんだパターン４２を構成する複数のはんだ領域の外形は、互いに類似した形状であることが好ましい。それぞれのはんだ領域には同程度の量のはんだペーストが印刷されれば、各はんだ領域を介したはんだ接合強度の分布が小さくなるため、良好なはんだ接合状態が得られる。

図６の例では、第２のはんだパターン４２を構成するはんだ領域の外形は、矩形の角部を切断した多角形である。すなわち、図６の例では、第２のはんだパターン４２は、放熱ビア２３に対して角部を向けないように印刷されている。

第２のはんだパターン４２を構成するはんだ領域のいずれかと、放熱ビア２３との距離が十分に離れておらず、いずれかのはんだ領域に印刷されたはんだペーストの量が適正量よりも多い場合、放熱ビア２３に向けてはんだが流れて行く可能性がある。特に、はんだ領域の角部が放熱ビア２３の方に向いていると、その角部が放熱ビア２３に近接することになるので、角部から放熱ビア２３の内部に向けてはんだが流れ込みやすくなる。

それに対し、図６のように、放熱ビア２３に対してはんだ領域の角部を向けないように第２のはんだパターン４２を形成すると、放熱ビア２３に角部を向ける場合と比較して放熱ビア２３と角部との距離が大きくなる。その結果、第２のはんだパターン４２を構成するはんだペーストから放熱ビア２３の中にはんだが流れ込みにくくなる。

ところで、はんだ領域内に印刷されたはんだペーストの量が適正であるとともに、第２のはんだパターン４２を構成するはんだ領域と放熱ビア２３との距離が十分に離れていれば、多角形の角が放熱ビア２３の方に向いていても問題はない。例えば、図７のように、プリント配線板２０に第２のはんだパターン４２−２を格子状に形成し、角部を放熱ビア２３に向けることもできる。図７の第２のはんだパターン４２−２のような単なる格子状のパターンでは、はんだ領域の角部と放熱ビア２３との距離を図６の例と同程度の距離にすると、図６の例と比べて各はんだ領域が小さくなる。その結果、図７の第２のはんだパターン４２−２では、図６の第２のはんだパターン４２と比較してはんだ接合強度が小さくなる。図６のように矩形の角部を切断したような多角形ではんだ領域を構成すれば、各はんだ領域の面積を大きくできるので、図７のような単なる格子状に形成させた場合と比較してよりはんだ接合強度を大きくすることができる。

〔はんだ印刷方法〕
次に、図６におけるＢ−Ｂ’線断面図（図８）とＣ−Ｃ’線断面図（図９）とを参照しながら、メタルマスク１０を用いてプリント配線板２０にはんだペーストを印刷し、プリント配線板２０に部品３０を実装する工程について説明する。なお、図８および図９の例は、プリント配線板２０にはんだペーストを印刷し、プリント配線板２０に部品３０を実装する工程における特徴的な箇所を選択して図示したものであり、全てを示しているわけではない。

図８は、電極２１を含み、放熱ビア２３を含まない断面（図６のＢ−Ｂ’線断面）である。図９は、電極２１を含まず、放熱ビア２３を含む断面（図６のＣ−Ｃ’線断面）である。

図８および図９において、まず、メタルマスク１０を用いて、プリント配線板２０の実装面にはんだペーストを印刷する。

例えば、第１の開口部１１を電極２１の位置に合わせるとともに、第２の開口部１２を受熱部２２の位置に合わせてプリント配線板２０の実装面側にメタルマスク１０を載せる。その状態でメタルマスク１０の上からはんだペーストをスキージで印刷すれば、第１のはんだパターン４１を電極２１上に形成し、第２のはんだパターン４２を受熱部２２上に形成することができる。なお、第１の開口部１１を電極２１の位置に合わせ、第２の開口部１２を受熱部２２の位置に合わせる際には、位置合わせのための目印や係合部をプリント配線板２０の実装面に設けてもよい。通常の製造工程においては、はんだ印刷装置によって、プリント配線板２０の実装面にはんだペーストを印刷する。

次に、はんだペーストが印刷されたプリント配線板２０に部品３０を搭載する。このとき、部品３０は、プリント配線板２０の電極２１上に形成された第１のはんだパターン４１上に電極端子３１が位置し、プリント配線板２０の受熱部２２上に形成された第２のはんだパターン４２上に放熱端子３２が位置するように搭載する。通常の製造工程においては、マウンターによって、はんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の実装面に部品３０を搭載する。

そして、部品３０が搭載された状態のプリント配線板２０をリフローすると、第１のはんだパターン４１を構成するはんだ合金が溶融してはんだ接合部５１が形成され、第２のはんだパターン４２を構成するはんだ合金が溶融してはんだ接合部５２が形成される。その結果、プリント配線板２０に部品３０がはんだ実装される。通常の製造工程においては、リフロー炉において、プリント配線板２０の実装面に部品３０をはんだ実装する。

以上の工程を経ることによって、プリント配線板２０に部品３０をはんだ実装することができる。

以上のように、本実施形態のメタルマスクは、放熱ビアが形成された受熱部を有するプリント配線板にはんだペーストを印刷する際に用いるものであって、プリント配線板の受熱部に対応する位置に、放熱ビアの上方領域を避けて開口された開口部を有する。

本実施形態のメタルマスクを用いれば、放熱ビアを避けてプリント配線板の受熱部にはんだパターンを形成することができる。本実施形態のメタルマスクにおいては、はんだペーストと放熱ビアとの距離が確保されるようにマスクパターンが細分化される。本実施形態のメタルマスクを用いれば、放熱ビアにはんだが流れ込むことを防ぐためのソルダーレジストなどの余分な構造をプリント配線板の実装面に形成する必要がない。

すなわち、本実施形態に係るメタルマスクによれば、余分な構造や工程を追加することなしに、プリント配線板に設けられた放熱ビアにはんだが入り込むことを防ぐことができる。放熱ビアにはんだが入り込むことを防ぐことができれば、プリント配線板の受熱部と部品の放熱端子との間のはんだが不足することがなくなるため、受熱部と放熱端子との間で十分なはんだ接合性を得ることができる。その結果、部品から発生した熱をプリント配線側に良好に伝導させることができ、良好な放熱特性が得られる。

また、本実施形態に係るメタルマスクに、放熱ビアに角部を向けることをなくすような開口を形成すれば、はんだペーストと放熱ビアとの距離を確保できる。放熱ビアに角部を向けないようにしてはんだペーストと放熱ビアとの距離を確保できれば、プリント配線板のリフロー時に溶融したはんだが放熱ビアに流れ込まず、実装面の反対面にはんだが回り込むことを防ぐことができる。さらに、メタルマスクの開口部の形状を、放熱ビアに角部が向かないように配置した多角形にしておけば、はんだペーストと放熱ビアとの距離を確保しやすくなる。

また、本実施形態においては、メタルマスクの各開口部の面積が小さくなるように細分化するため、大きな開口部を形成する場合と比較してメタルマスクの強度を向上できるとともに、印刷するはんだペーストの量を削減できる。さらに、本実施形態に係るメタルマスクによれば、メタルマスクの開口部の形状を参照することによって、プリント配線板の放熱ビアの配置について推測することができる。

（比較例）
ここで、一般的なメタルマスクを用いてはんだペーストを印刷する比較例をあげ、本実施系形態のメタルマスクとの相違点について明確にする。

図１０は、比較例のメタルマスク１１０と、そのメタルマスク１１０を用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板２０とを対応付けた概念図である。図１１は、比較例のメタルマスク１１０を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の平面図である。図１２は、比較例のメタルマスク１１０を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０に部品３０を実装する工程を説明するためのＤ−Ｄ’線断面図である。

図１０のように、メタルマスク１１０には、第１の開口部１１１と第２の開口部１１２とが開口される。第１の開口部１１１は、本実施形態のメタルマスク１０と同様に、プリント配線板２０の電極２１の位置に合わせて開口される。第２の開口部１１２は、プリント配線板２０の受熱部２２の位置に合わせて開口される。メタルマスク１１０の第２の開口部１１２は、プリント配線板２０の放熱ビア２３の上方にも開口される。

図１１のように、比較例のメタルマスク１１０を用いてプリント配線板２０にはんだペーストを印刷すると、電極２１上には、図２のメタルマスク１０を用いた場合と同様に、第１のはんだパターン４１が形成される。一方、受熱部２２上には、第２のはんだパターン１４２が印刷される。第２のはんだパターン１４２は、破線で示す放熱ビア２３の上方にも形成される。

図１２は、図１１のようにはんだペーストを印刷した後に部品３０を搭載したプリント配線板２０をリフロー炉に投入した際のはんだの溶融例を示す。メタルマスク１１０を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０をリフロー炉に入れると、第２のはんだパターン１４２を形成するはんだペーストの一部が流動化して放熱ビア２３の中に流れ込む可能性がある。放熱ビア２３の中に流れ込んだはんだペーストは、リフローが完了した段階ではんだ接合層１５２を形成する。放熱ビア２３の中に流れ込んでプリント配線板２０の裏面に流れ出したはんだは、図１２のようにプリント配線板２０の裏面に回り込んで固まることもある。

プリント配線板２０の裏面に回り込んだはんだは、反対面側に形成された配線間をショートさせたり、はんだボールを形成したりする。また、プリント配線板２０の裏面にはんだが回り込んだ場合、電極２１上のはんだペーストは裏面に回り込まないため、電極２１上と比較して受熱部２２上のはんだ量が相対的に少なくなる。受熱部２２上のはんだ量が少なくなりすぎると、受熱部２２と放熱端子３２との間に隙間が生じるため、部品３０からプリント配線板２０に向けた熱伝導が起こりにくくなり、放熱特性が劣化することもある。

ところで、放熱ビア２３の上方のみを被覆するメタルマスクがあれば、放熱ビア２３にはんだが流れ込むこともないが、放熱ビア２３の上方を被覆する部分がメタルマスクの本体と分離してしまうために実現できない。

〔マスクパターン〕
ここで、本実施形態に係るメタルマスク１０の開口パターン（以下、マスクパターンと呼ぶ）について、いくつか例をあげて説明する。なお、メタルマスク１０は、以下にあげるマスクパターンの部分のみに第２の開口部１２が開口されていてもよいし、第１の開口部１１が開口されていてもよい。

図１３〜図１６は、本実施形態に係るメタルマスク１０のマスクパターンと、そのマスクパターンに対応するはんだパターンとを対応させてまとめた表である。図１３〜図１６の表においては、プリント配線板２０の受熱部２２上に形成されるはんだパターンと、そのはんだパターンを印刷するために用いるメタルマスク１０のマスクパターンとを示す。また、図１３〜図１６のはんだパターンにおいて、放熱ビア２３の位置はハッチングを入れたドーナツ形状で示し、はんだペーストを印刷する箇所はドットで塗りつぶしている。なお、以下の説明においては、各構成要素の符号を省略する。

図１３のＮｏ．１〜１０は、４個の放熱ビアに対応させて第２の開口部が開口されたマスクパターンを用いる例である。

Ｎｏ．１は正方形、Ｎｏ．２は六角形、Ｎｏ．３は八角形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．４は台形、Ｎｏ．５は細長い六角形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．６は円形、Ｎｏ．７は細長い楕円形、Ｎｏ．８はずん胴の楕円形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．９は涙形および円形、Ｎｏ．１０は角部を有する閉曲線状の形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。

図１４のＮｏ．１１〜１６は、５個または６個の放熱ビアに対応させて第２の開口部が開口されたマスクパターンを用いる例である。

Ｎｏ．１１〜１４は、５個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．１１は八角形、Ｎｏ．１２は細長い六角形、Ｎｏ．１３は平行四辺形、Ｎｏ．１４は繭形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．１５および１６は、６個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．１５は六角形、Ｎｏ．１６はやや大きめの六角形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。

図１５のＮｏ．１７〜２２は、９個または１２個の放熱ビアに対応させて第２の開口部が開口されたマスクパターンを用いる例である。

Ｎｏ．１７および１８は、９個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．１７は台形、Ｎｏ．１８は楕円の一部を直線に置き換えた形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．１９〜２２は、１２個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．１９は六角形、Ｎｏ．２０は八角形、Ｎｏ．２１は細長い六角形、Ｎｏ．２２は角部を有する閉曲線状の形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。

図１６のＮｏ．２３〜３２は、図１３〜図１５よりも多くの放熱ビアに対応させて第２の開口部が開口されたマスクパターンを用いる例である。

Ｎｏ．２３〜２５は、１３個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．２３は平行四辺形、Ｎｏ．２４は楕円形、Ｎｏ．２５は細長い六角形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．２６〜３０は、１６個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．２６は正方形、Ｎｏ．２７は八角形、Ｎｏ．２８はつぶれた六角形、Ｎｏ．２９は円形、Ｎｏ．３０は楕円形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。Ｎｏ．３１は２１個の放熱ビア、Ｎｏ．３２は２５個の放熱ビアに対応する例である。Ｎｏ．３１は涙形、Ｎｏ．３２は六角形の開口を有するマスクパターンと、それらのマスクパターンを用いて形成されたはんだパターンを示す。

図１３〜図１６のいずれのマスクパターンが形成されたメタルマスク１０も、放熱ビアに対して、角部が向かないようなはんだパターンが形成される開口を有する。なお、図１３〜図１６のはんだパターンおよびマスクパターンは、本実施形態の一例であり、本実施形態の範囲を限定するものではない。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るメタルマスクについて、図面を参照しながら説明する。

図１７は、本実施形態に係るメタルマスク１０−２と、そのメタルマスク１０−２を用いてはんだペーストが印刷されるプリント配線板２０とを対応付けた概念図である。図２は、本実施形態に係るメタルマスク１０−２の平面図である。図１９は、本実施形態に係るメタルマスク１０−２を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の平面図である。以下の説明においては、第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

メタルマスク１０−２には、第１の実施形態のメタルマスク１０と同様に、第１の開口部１１が開口される。また、メタルマスク１０−２には、第２の開口部１２１が開口される。第２の開口部１２１は、プリント配線板２０の受熱部２２に対応する伝熱領域１３内に形成される。

図１８のように、メタルマスク１０−２の第２の開口部１２１は、第１の実施形態に係るメタルマスク１０の第２の開口部１２と比べると、細かく細分化されていない。

図１９のように、プリント配線板２０の電極２１には、第１の実施形態のメタルマスク１０を用いた場合と同様に、第１の開口部１１を通してはんだペーストが印刷される。電極２１上には、第１のはんだパターン４１が形成される。

また、プリント配線板２０の受熱部２２には、メタルマスク１０−２の第２の開口部１２１を通してはんだペーストが印刷される。プリント配線板２０の受熱部２２には、放熱ビア２３を避けるように、第２のはんだパターン４２１が形成される。第２のはんだパターン４２１は、放熱ビア２３に対して角部が向かないように形成される。

以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、放熱ビアに角部が向かないようにはんだパターンを形成することができる。また、本実施形態によれば、第１の実施形態と比較してメタルマスクのマスクパターンを単純化することができる。

（変形例）
次に、本実施形態に係るマスクパターンの変形例について説明する。

図２０は、本実施形態の変形例１に係るメタルマスク１０−３の平面図である。図２１は、本実施形態の変形例１に係るメタルマスク１０−３を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の平面図である。

図２０のように、変形例１のメタルマスク１０−３には、曲線部を有する第２の開口部１２２が開口されている。変形例１のメタルマスク１０−３を用いると、図２１のような第２のはんだパターン４２２を形成できる。図２１の第２のはんだパターン４２２は、放熱ビア２３に対して曲線部を向けており、図１９の第２のはんだパターン４２１よりも放熱ビア２３との距離を大きくとることができる。そのため、変形例１のメタルマスク１０−３を用いれば、図１８のメタルマスク１０−２と比較して、受熱部２２に印刷されたはんだペーストと放熱ビア２３との距離を大きくすることができる。

図２２は、本実施形態の変形例２に係るメタルマスク１０−４の平面図である。図２３は、本実施形態の変形例２に係るメタルマスク１０−４を用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板２０の平面図である。

図２２のように、変形例２のメタルマスク１０−４には、図１８のメタルマスク１０−２の第２の開口部１２１に加えて、開口が小さい第３の開口部１２３が開口されている。変形例２のメタルマスク１０−４を用いると、図２３のように、第２のはんだパターン４２１と第３のはんだパターン４２３とを形成できる。

変形例２のメタルマスク１０−４を用いれば、図１８のメタルマスク１０−２を用いる場合と比較して、プリント配線板２０の受熱部２２と部品３０の放熱端子３２とのはんだ接合面積を大きくすることができる。そのため、変形例２のメタルマスク１０−４を用いれば、図１８のメタルマスク１０−２を用いた場合よりもプリント配線板２０の受熱部２２と部品３０の放熱端子３２との接合強度を大きくすることができる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ メタルマスク
１１ 第１の開口部
１２ 第２の開口部
１３ 伝熱領域
２０ プリント配線板
２１ 電極
２２ 受熱部
２３ 放熱ビア
３０ 部品
３１ 電極端子
３２ 放熱端子
４１ 第１のはんだパターン
４２ 第２のはんだパターン

Claims (10)

1. 放熱ビアが形成された受熱部を有するプリント配線板にはんだペーストを印刷する際に用いるメタルマスクであって、
   前記プリント配線板の前記受熱部に対応する位置に、前記放熱ビアの上方領域を避けて開口された開口部を有するメタルマスク。
2. 前記開口部は、
   細分化された複数の開口によって構成される請求項１に記載のメタルマスク。
3. 前記開口部は、前記放熱ビアの上方領域に角を向けないように開口される請求項１または２に記載のメタルマスク。
4. 前記開口部は、多角形状の開口を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載のメタルマスク。
5. 前記開口部は、曲線を含む形状の開口を含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載のメタルマスク。
6. 前記開口部は、
   複数の同じ大きさの開口によって構成される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のメタルマスク。
7. 前記開口部は、
   複数の異なる大きさの開口を組み合わせて構成される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のメタルマスク。
8. 前記開口部は、
   複数の同じ形状の開口を組み合わせて構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載のメタルマスク。
9. 前記開口部は、
   複数の異なる形状の開口を組み合わせて構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載のメタルマスク。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のメタルマスクを用いてはんだペーストが印刷されたプリント配線板。

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