JP2019155731A - Solder paste printing method, solder paste printing mask, and production method of electronic circuit module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線板に対して半田ペーストを印刷するための半田ペースト印刷方法、これに用いられる半田ペースト印刷用マスク、及び半田ペースト印刷後に電子部品を実装した電子回路モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a solder paste printing method for printing a solder paste on a printed wiring board, a solder paste printing mask used therefor, and a method for manufacturing an electronic circuit module on which electronic components are mounted after the solder paste printing.
半田ペースト印刷に一般的に使用されるメタルマスクは、プリント配線板ごとに電子部品の半田付けが適正に行える板厚が選定され、半田ペーストを印刷する開口が所望の位置に設ける設計がなされて作製される。ここで、当該開口の設計段階においては、電子部品を実装するユーザによって部品パッケージ毎に当該開口の評価が行われるとともに、最適化された形状の開口の情報が蓄積される。そして、新しいプリント配線板が開発される場合には、当該蓄積された情報の中から実装する電子部品に適合する情報を抽出し、実装角度等の調整が行われる。 A metal mask generally used for solder paste printing is designed so that an electronic component can be properly soldered for each printed wiring board, and an opening for printing the solder paste is provided at a desired position. Produced. Here, at the stage of designing the opening, the user who mounts the electronic component evaluates the opening for each component package, and accumulates information on the opening having the optimized shape. When a new printed wiring board is developed, information suitable for the electronic component to be mounted is extracted from the accumulated information and the mounting angle and the like are adjusted.
当該メタルマスクを使用して半田ペースト印刷を行う場合には、当該メタルマスクを印刷機にセットし、メタルマスク上に半田ペーストを吐出することになる。その後、メタルマスク裏面にプリント配線板を密着させた状態において、ウレタン又はメタル材質のスキージを加圧・掃引することにより、開口を介してプリント配線板の金属パッド上に半田ペーストを転写し、半田ペースト印刷がなされることになる。 When solder paste printing is performed using the metal mask, the metal mask is set in a printing machine, and the solder paste is discharged onto the metal mask. After that, with the printed wiring board in close contact with the back side of the metal mask, the solder paste is transferred onto the metal pad of the printed wiring board through the opening by pressing and sweeping a urethane or metal squeegee to Paste printing will be performed.
また、一般的なメタルマスクとしては、スキージの加圧・掃引時の引っ張りに起因するマスク変形を考慮して平板状の金属板が用いられ、当該金属板の周囲が金属製の枠によって固定されている。更に、プリント配線板に凸部が存在する場合には、プリント配線板の凸部との接触を回避する凹部をメタルマスクに形成することも行われている。例えば、特許文献1には、スルーホールの部分において、回路基板から突出するように形成されたオーバーコートのレジストをにげるように、メタルマスク側に凹部を形成することが開示されている。
In addition, as a general metal mask, a flat metal plate is used in consideration of mask deformation caused by pulling during squeegee pressurization and sweeping, and the periphery of the metal plate is fixed by a metal frame. ing. Furthermore, when a convex part exists in a printed wiring board, the recessed part which avoids a contact with the convex part of a printed wiring board is also formed in a metal mask. For example,
ハイパワーモジュール用の厚銅プリント配線板においては、配線パターン及び端子となるパターン形成された銅箔が通常のプリント配線板と比較して厚くなるため、露出している銅箔を被覆して保護するレジスト層が当該銅箔の縁部で薄くなり、本来被覆されるべき銅箔部分が露出してしまう虞がある。このような問題を防止するため、当該厚銅プリント配線板においては、通常のプリント配線板よりもレジスト層を厚く形成することが行なわれている。 In thick copper printed wiring boards for high-power modules, the patterned copper foil that becomes the wiring pattern and terminals is thicker than normal printed wiring boards, so the exposed copper foil is covered and protected. The resist layer to be thinned at the edge of the copper foil may expose the copper foil portion to be originally coated. In order to prevent such a problem, in the thick copper printed wiring board, a resist layer is formed thicker than a normal printed wiring board.
しかしながら、厚銅プリント配線板においては、通常のプリント配線板よりもレジスト層を厚くすることにより、レジスト層の頂部と半田ペースとが印刷される銅箔部分(すなわち、電子部品パッド部)との間に約100μmの高低差が生じることがある。このような場合には、プリント配線板とメタルマスクとが密着していない状態における印刷(すなわち、オフコンタクト印刷)となり、半田ペーストがレジスト層の頂部と電子部品パッド部との隙間に染み出してしまう。このため、半田ペーストの印刷形状及び印刷量が安定せず、実装部品の位置ずれ及び半田ブリッジ等の品質不良が発生する問題がある。 However, in the thick copper printed wiring board, by making the resist layer thicker than a normal printed wiring board, the top portion of the resist layer and the copper foil portion (that is, the electronic component pad portion) on which the solder pace is printed. There may be a height difference of about 100 μm between them. In such a case, printing is performed in a state where the printed wiring board and the metal mask are not in close contact (that is, off-contact printing), and the solder paste oozes into the gap between the top of the resist layer and the electronic component pad. End up. For this reason, there is a problem in that the printed shape and printed amount of the solder paste are not stable, and the positional deviation of the mounted components and the quality defect such as the solder bridge occur.
当該品質不良の対策として、印刷圧力を弱くする方法、印刷マスクを樹脂等の柔らかい部材に代える方法が考えられるものの、いずれの方法もプリント配線板の状態及び印刷条件によっては対策効果を得ることが難しい場合がある。このため、当該対応は暫定的な対策となり、印刷された半田ペーストの修正が必要となってしまう。 As a countermeasure against the poor quality, a method of reducing the printing pressure and a method of replacing the printing mask with a soft member such as a resin can be considered, but either method can obtain a countermeasure effect depending on the state of the printed wiring board and the printing conditions. It can be difficult. For this reason, the correspondence is a provisional measure, and the printed solder paste needs to be corrected.
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、プリント配線板に凹凸が存在する場合であっても半田ペーストの染み出しを防止するとともに、半田ペーストの印刷形状及び印刷量を安定させることができる半田ペースト印刷方法、半田ペースト印刷用マスク、及び更に電子部品の実装精度を向上させることができる電子回路モジュールの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object of the present invention is to prevent the solder paste from leaking out even when the printed wiring board is uneven, An object of the present invention is to provide a solder paste printing method capable of stabilizing the printing shape and printing amount, a solder paste printing mask, and a method for manufacturing an electronic circuit module capable of further improving the mounting accuracy of electronic components.
上記目的を達成するため、本発明に係る半田ペースト印刷方法は、中央部から縁部に向かって厚みが減少するレジスト層が金属パターン層上に形成され、前記金属パターン層の所望の表面領域が露出したプリント配線板を準備する準備工程と、前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成され、且つ前記開口の縁部が突出した凹凸状の半田ペースト印刷用マスクを前記プリント配線板に当接させるマスク配置工程と、前記半田ペースト印刷用マスク上に半田ペーストを供給する半田供給工程と、スキージを前記半田ペースト印刷用マスク上において摺動させ、前記開口を介して前記半田ペーストを前記金属パターン層の前記表面領域上に転写するスキージング工程と、を有し、前記マスク配置工程においては、前記半田ペースト印刷用マスクの凸部が前記レジスト層の前記縁部に接触するとともに、前記半田ペースト印刷用マスクの凹部が前記レジスト層の前記中央部に接触するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされる。 In order to achieve the above object, according to the solder paste printing method of the present invention, a resist layer whose thickness decreases from a central portion toward an edge portion is formed on a metal pattern layer, and a desired surface region of the metal pattern layer has a desired surface area. A preparatory step of preparing an exposed printed wiring board; and an uneven solder paste printing mask having an opening formed corresponding to the exposed surface region of the metal pattern layer and having an edge protruding from the opening. A mask arranging step for contacting the printed wiring board, a solder supplying step for supplying the solder paste onto the solder paste printing mask, and a squeegee slid on the solder paste printing mask, and through the opening A squeezing step of transferring a solder paste onto the surface region of the metal pattern layer, and in the mask placement step, the solder Positioning of the solder paste printing mask so that the convex portion of the first printing mask is in contact with the edge portion of the resist layer and the concave portion of the solder paste printing mask is in contact with the central portion of the resist layer Is made.
上述した半田ペースト印刷方法において、前記マスク配置工程では、前記凸部の外縁が前記レジスト層の前記縁部に接触するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされてもよい。 In the solder paste printing method described above, in the mask arranging step, the solder paste printing mask may be positioned so that the outer edge of the convex portion is in contact with the edge portion of the resist layer.
上述した半田ペースト印刷方法のいずれにおいても、前記マスク配置工程では、前記レジスト層の外縁が前記半田ペースト印刷用マスクの前記凸部と対向するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされてもよい。 In any of the solder paste printing methods described above, in the mask arranging step, the solder paste printing mask is positioned so that the outer edge of the resist layer faces the convex portion of the solder paste printing mask. Also good.
上述した半田ペースト印刷方法のいずれにおいても、前記マスク配置工程では、前記半田ペースト印刷用マスクの前記凸部が前記金属パターン層から離間するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされてもよい。 In any of the solder paste printing methods described above, in the mask arranging step, the solder paste printing mask is positioned so that the convex portion of the solder paste printing mask is separated from the metal pattern layer. Good.
半田ペースト印刷用マスクの凸部と金属パターン層とを離間させるような上述した半田ペースト印刷方法において、前記金属パターン層に対する前記凸部の離間量は、前記半田ペーストの平均粒径に応じて調整されてもよい。 In the above-described solder paste printing method in which the convex portion of the solder paste printing mask is separated from the metal pattern layer, the separation amount of the convex portion with respect to the metal pattern layer is adjusted according to the average particle size of the solder paste. May be.
半田ペーストの平均粒径に応じて田ペースト印刷用マスクの凸部と金属パターン層と離間量を調整するような上述した半田ペースト印刷方法において、前記金属パターン層に対する前記凸部の離間量は、前記半田ペーストの平均粒径の1.5倍以下に調整されてもよい。 In the above-described solder paste printing method in which the distance between the convex portion of the pad paste printing mask and the metal pattern layer is adjusted according to the average particle size of the solder paste, the separation amount of the convex portion with respect to the metal pattern layer is: The average particle size of the solder paste may be adjusted to 1.5 times or less.
また、上記目的を達成するため、本実施形態に係る半田ペースト印刷用マスクは、中央部から縁部に向かって厚みが減少するレジスト層が金属パターン層上に形成され、前記金属パターン層の所望の表面領域が露出したプリント配線板に対して当接して使用される半田ペースト印刷用マスクであって、前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成された平板部と、前記開口の縁部において前記平板部から突出した突出部と、を有し、前記突出部の高さは、前記レジスト層の最大層厚よりも小さく、前記突出部の外縁によって囲まれる領域の寸法は、前記金属パターン層の露出した前記表面領域の寸法よりも大きく、前記開口の寸法は、前記金属パターン層の露出した前記表面領域の寸法よりも小さい。 In order to achieve the above object, the solder paste printing mask according to the present embodiment has a resist layer formed on the metal pattern layer, the thickness of which decreases from the central portion toward the edge portion. A solder paste printing mask used in contact with the exposed printed wiring board, and a flat plate portion having an opening corresponding to the exposed surface area of the metal pattern layer; A protrusion protruding from the flat plate at the edge of the opening, and the height of the protrusion is smaller than the maximum layer thickness of the resist layer and is a dimension of a region surrounded by the outer edge of the protrusion Is larger than the size of the exposed surface region of the metal pattern layer, and the size of the opening is smaller than the size of the exposed surface region of the metal pattern layer.
更に、上記目的を達成するため、本実施形態に係る電子回路モジュールの製造方法は、中央部から縁部に向かって厚みが減少するレジスト層が金属パターン層上に形成され、前記金属パターン層の所望の表面領域が露出したプリント配線板を準備する準備工程と、前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成され、且つ前記開口の縁部が突出した凹凸状の半田ペースト印刷用マスクを前記プリント配線板に当接させるマスク配置工程と、前記半田ペースト印刷用マスク上に半田ペーストを供給する半田供給工程と、スキージを前記半田ペースト印刷用マスク上において摺動させ、前記開口を介して前記半田ペーストを前記金属パターン層の前記表面領域上に転写するスキージング工程と、前記金属パターン層の前記表面領域上に転写された前記半田ペースト上に電子部品を実装する実装工程と、を有し、前記マスク配置工程においては、前記半田ペースト印刷用マスクの凸部が前記レジスト層の前記縁部に接触するとともに、前記半田ペースト印刷用マスクの凹部が前記レジスト層の前記中央部に接触するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされる。 Furthermore, in order to achieve the above object, in the method of manufacturing an electronic circuit module according to the present embodiment, a resist layer whose thickness decreases from the center portion toward the edge portion is formed on the metal pattern layer, A preparation step of preparing a printed wiring board with a desired surface area exposed, and an uneven solder paste in which an opening is formed corresponding to the exposed surface area of the metal pattern layer and an edge of the opening protrudes A mask placement step of bringing a printing mask into contact with the printed wiring board, a solder supply step of supplying a solder paste onto the solder paste printing mask, and a squeegee sliding on the solder paste printing mask, A squeezing step of transferring the solder paste onto the surface region of the metal pattern layer through an opening; and the surface of the metal pattern layer A mounting step of mounting an electronic component on the solder paste transferred onto the area, and in the mask placement step, the convex portion of the solder paste printing mask contacts the edge of the resist layer. At the same time, the solder paste printing mask is positioned so that the concave portion of the solder paste printing mask is in contact with the central portion of the resist layer.
本発明に係る半田ペースト印刷方法、及びメタルマスクは、プリント配線板に凹凸が存在する場合であっても半田ペーストの染み出しを防止するとともに、半田ペーストの印刷形状及び印刷量を安定させることができる。また、本発明に係る電子回路モジュールの製造方法は、更に電子部品の実装精度を向上させることができる。 The solder paste printing method and the metal mask according to the present invention can prevent the solder paste from bleeding even when the printed wiring board is uneven, and can stabilize the printed shape and the printing amount of the solder paste. it can. In addition, the electronic circuit module manufacturing method according to the present invention can further improve the mounting accuracy of electronic components.
以下、本発明の一実施形態に係る半田ペースト印刷方法、メタルマスク、及び電子回路モジュールの製造方法について、各図面を参照して説明する。なお、本実施形態は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施形態の説明に用いる図面は、いずれも各部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。 Hereinafter, a solder paste printing method, a metal mask, and an electronic circuit module manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not change the summary, it can change arbitrarily and can implement. In addition, the drawings used for the description of the embodiments all schematically show each member, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted to deepen the understanding. And may not accurately represent the shape or the like.
図1は、本実施形態に係るメタルマスクの平面図である。また、図2は、図1の一点鎖線II-IIに沿ったメタルマスクの拡大断面図である。 FIG. 1 is a plan view of a metal mask according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the metal mask taken along one-dot chain line II-II in FIG.
図1に示すように、本実施形態に係るメタルマスク10は、比較的に薄い金属板からなり、半田ペーストを転写するための複数の開口11が形成された本体部10aと、本体部10aの外縁を囲むように配設された枠体部10bから構成されている。また、メタルマスク10は、6枚のプリント配線板が並置されて結合された状態(すなわち、個片化されていない状態)で半田ペーストを印刷することになるため、当該6枚のプリント配線板に対応した領域12(破線で示す)が存在することになる。すなわち、破線で囲まれた領域12が1枚のプリント配線板に対応する領域となる。
As shown in FIG. 1, a
ここで、上述した1度に印刷できるプリント配線板の枚数は例示であって、当該プリント配線板の寸法、及びメタルマスク10が設置される印刷機の大きさによって適宜変更することができる。また、開口11の寸法、形状、及び数量についても、対象となるプリント配線板、並びに本体部10aの材料及び強度に応じて適宜選択することができる。
Here, the number of printed wiring boards that can be printed at a time described above is an example, and can be appropriately changed depending on the dimensions of the printed wiring board and the size of the printing machine on which the
また、図2に示すように、本体部10aは、開口11が形成されている平板部13、及び開口11の縁部において平板部13から突出した突出部14から構成されている。ここで、突出部14は、本体部10aに形成されている全ての開口11のそれぞれの縁部に形成されている。すなわち、本体部10aは、突出部14である凸部、及び凸部以外の平板部13である凹部からなる凹凸形状を有していることになる。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態においては、後述するメタルマスク10の設計手法によって、平板部13の厚みを40μm、突出部14の高さH1を40μm、突出部14の幅方向の厚みW1を150μmに設定した。
In the present embodiment, the thickness of the
次に、図3乃至図7を参照しつつ、本実施形態に係る半田ペースト印刷方法を説明するとともに、メタルマスク10がプリント配線板に当接される際の各部材の位置関係についても詳細に説明する。ここで、図3乃至図7は、図2と同様にして示す、半田ペースト印刷工程における拡大断面図である。
Next, the solder paste printing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 7, and the positional relationship of each member when the
先ず、半田ペーストの印刷対象となるプリント配線板20を準備する(図3:準備工程)。本実施形態において、プリント配線板20は、絶縁材料からなる基材21、基材21上に形成された銅からなる金属パターン層22、金属パターン層22上に形成されたレジスト層23、及び基材21上に形成されたレジスト層24、を有している。基材21は、複数の絶縁層が積層された構成としてもよく、更には絶縁層の間に銅からなる内部配線を有していてもよい。金属パターン層22は、プリント配線板20のランド及び外部配線パターンに該当することになる。なお、金属パターン層22の材料は、銅に限定されず、金、銀等の他の金属も使用されることがある。
First, a printed
レジスト層23は、金属パターン層22の所望の表面領域(すなわち、ランドとなる部分)を露出するように形成されている。また、レジスト層23は、中央部から縁部に向かって厚みが徐々に減少するような形状を有している。具体的に、図3に示す断面図において、レジスト層23の露出した表面は弓状となっている。こような形状となる理由は、レジスト層23を形成する際に、ソルダーレジストをインクジェット方式によって塗布し、その後に当該ソルダーレジストが広がるからである。従って、レジスト層23の形状は、ソルダーレジストの塗布量、塗布方法、表面張力等に起因することになる。
The resist
一方、レジスト層24は、基材21の露出面を保護するように形成されている。すなわち、レジスト層24は、金属パターン層22に形成された開口(すなわち、基材21を露出する空隙)を充填するように形成されている。
On the other hand, the resist
以上のように、本実施形態においては、レジスト層23の存在によって表面全体に凹凸が存在するプリント配線板20が対象となっている。特に、金属パターン層22が厚くなる厚銅プリント配線板である場合には、レジスト層23の厚みも厚くなり、凹凸が顕著に表れることになる。なお、その他の構成については限定されず、様々な構成のプリント配線板が対象となる。
As described above, in the present embodiment, the printed
次に、図1及び図2に示す凹凸状のメタルマスク10をプリント配線板20の上方から当接させ、メタルマスク10の位置決めを行う(図4:マスク配置工程)。ここで、メタルマスク10の開口11は、金属パターン層22の露出した領域(すなわち、レジスト層23によって被覆されていない領域)に対応して形成されているため、開口11が金属パターン層22の当該露出領域上に位置するに位置決めされる。なお、当該位置決めについては、メタルマスク10が設置される印刷装置に設けられた認識マークによる位置照合機構(図示せず)によって行われる。
Next, the concave-
また、図4に示すように、レジスト層23側に位置する突出部14がレジスト層23の縁部23aに接触するとともに、レジスト層23の上方に位置する平板部13がレジスト層23の中央部23bに接触している。すなわち、突出部14の高さH1は、レジスト層23の最大層厚よりも小さくなっていることになる。特に、本実施形態においては、突出部14の外縁14aがレジスト層23の縁部23aに接触するとともに、レジスト層23の外縁23cが突出部14と対向するように、メタルマスク10の位置決めがなされている。すなわち、レジスト層23の外縁23cは、突出部14の表面14bをプリント配線板20上に投影した領域内に位置することになる。
As shown in FIG. 4, the
一方、メタルマスク10の突出部14は、金属パターン層22から完全に離間している。本実施形態においては、使用される半田ペースの平均粒径を約32μmと想定(すなわち、Tyep4の半田ペーストの使用を想定)しているため、突出部14と金属パターン層22との距離L1(すなわち、離間量)を、約50μmに設定している。当該離間量の設定は、半田ペーストの平均粒径に応じて調整されることになるが、当該平均粒径の約1.5倍以下にすることが好ましい。この理由については、後述するメタルマスク10の設計手法の説明の際に説明する。
On the other hand, the
以上のように、本実施形態に係るメタルマスク10の配置においては、平板部13及び突出部14とレジスト層23との接触により、プリント配線板20に対するメタルマスク10の接触が維持されることになる。従って、プリント配線板20に凹凸が存在する状況において、メタルマスク10がプリント配線板20の凸部となるレジスト層23の上面だけでなく、側方も囲み且つ接触することになるため、プリント配線板20に対するメタルマスク10の接触が良好に維持され、良好なコンタクト印刷を行うことが可能になっている。
As described above, in the arrangement of the
次に、図5に示すように、半田ペースト30をメタルマスク10上に供給する(半田供給工程)。続いて、メタルマスク10上において、スキージ31を図5の矢印方向に摺動させ、半田ペースト30を開口11に充填する。これにより、金属パターン層22の露出した表面領域上に半田ペーストの転写が完了し、半田層33が形成されることになる(図6:スキージング工程)。ここで、転写された半田ペースト30は、突出部14と金属パターン層22との間に隙間があるものの、半田ペースト30の平均粒径を考慮して、当該隙間から半田ペースト30の染み出しがないように調整されているため、半田層33の形状が崩れることもない。
Next, as shown in FIG. 5, a
なお、上述した半田供給工程とマスク配置工程との順序は逆であってもよい。すなわち、半田ペーストをメタルマスク10上に供給し、その後にメタルマスク10の位置決め及びスキージングを行うことも可能である。
In addition, the order of the solder supply process and the mask arrangement process described above may be reversed. That is, it is possible to supply the solder paste onto the
以上の工程を経て、本実施形態に係る半田ペースト印刷方法が完了することになる。 The solder paste printing method according to this embodiment is completed through the above steps.
その後、金属パターン層22の表面領域上に転写された半田ペースト30によって形成された半田層33上に電子部品40を実装する(図7:実装工程)。これにより、電子回路モジュール50の製造が完了し、本実施形態に係る電子回路モジュールの製造工程も終了する。
Thereafter, the
次に、メタルマスク10の設計手法及び製造方法について、図1、図2、図4、及び図8を参照しつつ説明する。ここで、図8は、メタルマスクとプリント配線板と隙間に対する半田ペーストの転写精度の関係を示すグラフである。
Next, a design method and a manufacturing method of the
先ず、メタルマスク10は、印刷対象となるプリント配線板20の種類に対応し、厚み、寸法、開口11の寸法が決定されることになるが、凹凸形状を形成する上で重要となるパラメータは次の2つとなる。第1として、凹凸形状を形成するためにメタルマスク10の本体部10aに対してエッチング加工が施されるため、本体部10aの加工前板厚に対して何%のエッチング加工が可能であるかである。これについては、エッチング対象である本体部10aの材質、及びエッチング加工に使用される薬剤及び装置に影響される。本実施形態においては、加工前板厚に対して約50%のエッチング加工が可能であると想定した。
First, the
第2として、標準的な印刷圧力がメタルマスク10に加わる際に、プリント配線板20と接触する突出部14の変形及び破損を防止できる突出部14の幅方向の厚みW1である。これについては、本体部10aの材質に影響されるが、本実施形態においては、0.15mm以上の厚みが必要であると想定した。
Second, the thickness W1 of the
次に、メタルマスク10を使用する際には、平板部13がレジスト層23の中央部23bに接触するとともに、突出部14の外縁14aがレジスト層23の縁部23aに接触させることになるが、印刷対象となるプリント配線板20の種類によってレジスト層23の形状は異なるため、印刷対象となるプリント配線板20の突出している部分であるレジスト層23の計測を行うことになる。具体的には、レジスト層23の中央部23b、及びレジスト層23の外縁23cから約75μm内側に位置する部分の厚みを測定する。ここで、75μmという数値は、突出部14の外縁14aを突出部14の表面14bの中央部分と対向させるため、突出部14の幅方向の厚みW1として最低限必要な値である150μmの半分の値として算出している。本実施形態においては、レジスト層23の中央部23bの厚みが約90μmであり、レジスト層23の外縁23cから約75μm内側に位置する部分の厚みが約50μmであった。
Next, when using the
一方で、印刷する半田ペースト30の染み出しについて、図8に示すグラフから検討する必要がある。図8において、横軸は隙間の寸法(μm)であり、縦軸は転写精度であり、平均粒径32μmの半田ペースト30に関するグラフが示されている。ここで、転写精度とは、以下の式から算出される。
(式1)
転写精度=(転写された半田ペースト30の体積)/「(メタルマスク10の開口11の開口面積)×(平板部13の厚み+突出部14の厚み)」
On the other hand, it is necessary to examine the bleeding of the
(Formula 1)
Transfer accuracy = (volume of
図8に示すように、平均粒径32μmの半田ペースト30においては、隙間の寸法が40μmを超えると半田ペースト30の染み出しが生じることがわかる。また、隙間の寸法が50μmでは染み出し量が比較的に少なく、転写精度の大幅な低下は見られないものの、隙間の寸法が60μmを超えると染み出し量が比較的に大きくなって、転写精度の大幅な低下が見られる。すなわち、平均粒径32μmの半田ペースト30においては、隙間の寸法を50μm以下にすることが、転写精度の向上につながることになる。換言すると、隙間の寸法は、平均粒径の1.5倍以下にすることが好ましいことになる。
As shown in FIG. 8, in the
なお、他の平均粒径を備える半田ペーストにおいては、図8に示すグラフが横軸方向にスライドするだけであり、隙間と転写精度の関係はほぼ同一となる。すなわち、他の平均粒径を備える半田ペーストにおいても、隙間の寸法を平均粒径の1.5倍以下にすることが好ましいことになる。 For solder pastes having other average particle diameters, the graph shown in FIG. 8 only slides in the horizontal axis direction, and the relationship between the gap and the transfer accuracy is almost the same. That is, even in a solder paste having another average particle size, it is preferable that the size of the gap be 1.5 times or less of the average particle size.
本実施形態においては、レジスト層23の外縁23cから約75μm内側に位置する部分の厚みが約50μmであったため、レジスト層23の外縁23cから約75μm内側に位置する部分に、メタルマスク10の突出部14の外縁14aを接触させれば、突出部14と金属パターン層22との距離L1(すなわち、離間量)を転写精度が低下しない範囲に調整できていると把握できる。
In the present embodiment, since the thickness of the portion located about 75 μm inside the
ここで、突出部14と金属パターン層22とを接触させ、離間量をゼロとすることにより、優れた転写精度を実現することもできるが、開口11の長さ(平板部13の厚み+突出部14の厚み)が大きくなるため、印刷抜け性が低下することになる。従って、印刷抜け性を考慮すると、突出部14と金属パターン層22との離間量が大きいほうが好ましいが、大きすぎると半田ペースト30が染み出すため、本体部10aの材料となる金属板の厚み、エッチング量、及び半田ペーストの平均粒径を考慮して、適切な離間量を決定することがより好ましい。
Here, the
そして、上述した各パラメータを設計事項に取り入れるとともに、プリント配線板20のランド(金属パターン層22の露出領域)の寸法、形状、及び数量を考慮して、本体部10aの材料となる金属板にエッチング処理を施すことになる。これにより、凹凸状の本体部10aが作成され、その後に枠体部10bを本体部10a外縁に取り付けることによってメタルマスク10が完成する。
Then, the above-mentioned parameters are taken into the design matters, and the metal plate as the material of the
上述した設計手法によって完成したメタルマスク10を使用して、半田ペースト印刷を行えば、メタルマスク10の突出部14がレジスト層23の縁部23aに接触するとともに、メタルマスク10の平板部10aがレジスト層23の中央部23bに接触し、優れた接触を維持しつつ、半田ペースト30の印刷を行うことができる。特に、本実施形態においては、突出部14の外縁14aがレジスト層23の縁部23aに接触するとともに、レジスト層23の外縁23cが突出部14と対向するように、メタルマスク10の位置決めすることが可能になるが、これによって半田ペースト30の転写精度をより向上させることが可能になる。
When solder paste printing is performed using the
また、半田ペースト印刷の際に、突出部14と金属パターン層22と離間することで、印刷抜け性を向上させることができるとともに、その離間量が半田ペースト30の平均粒径の1.5倍以下となるため、半田ペースト30の染み出しが防止されることになる。
Further, when the solder paste is printed, the protruding
メタルマスク10を使用して半田ペースト印刷、又は電子回路モジュールの製造を行えば、プリント配線板20に凹凸が存在する場合であっても半田ペースト30の染み出しを防止するとともに、半田ペースト30の印刷形状及び印刷量を安定させることができることになる。
If solder paste printing or manufacturing of an electronic circuit module is performed using the
10 メタルマスク(半田ペースト印刷用マスク)
10a 本体部
10b 枠体部
11 開口
12 1枚のプリント配線板に対応する領域
13 平板部(凹部)
14 突出部(凸部)
14a 外縁
14b 表面
20 プリント配線板
21 基材
22 金属パターン層
23 レジスト層
23a 縁部
23b 中央部
23c 外縁
24 レジスト層
30 半田ペースト
31 スキージ
33 半田層
40 電子部品
50 電子回路モジュール
10 Metal mask (mask for solder paste printing)
DESCRIPTION OF
14 Protruding part (convex part)
14a
Claims (8)
前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成され、且つ前記開口の縁部が突出した凹凸状の半田ペースト印刷用マスクを前記プリント配線板に当接させるマスク配置工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に半田ペーストを供給する半田供給工程と、
スキージを前記半田ペースト印刷用マスク上において摺動させ、前記開口を介して前記半田ペーストを前記金属パターン層の前記表面領域上に転写するスキージング工程と、を有し、
前記マスク配置工程においては、前記半田ペースト印刷用マスクの凸部が前記レジスト層の前記縁部に接触するとともに、前記半田ペースト印刷用マスクの凹部が前記レジスト層の前記中央部に接触するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされる、半田ペースト印刷方法。 A preparatory step of preparing a printed wiring board in which a resist layer whose thickness decreases from the center toward the edge is formed on the metal pattern layer, and a desired surface region of the metal pattern layer is exposed;
A mask placement step in which an opening is formed corresponding to the exposed surface region of the metal pattern layer, and an uneven solder paste printing mask in which an edge of the opening protrudes contacts the printed wiring board;
A solder supplying step of supplying a solder paste onto the solder paste printing mask;
A squeegee step for sliding a squeegee on the solder paste printing mask and transferring the solder paste onto the surface region of the metal pattern layer through the opening,
In the mask arranging step, the convex portion of the solder paste printing mask is in contact with the edge portion of the resist layer, and the concave portion of the solder paste printing mask is in contact with the central portion of the resist layer. The solder paste printing method, wherein the solder paste printing mask is positioned.
前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成された平板部と、
前記開口の縁部において前記平板部から突出した突出部と、を有し、
前記突出部の高さは、前記レジスト層の最大層厚よりも小さく、
前記突出部の外縁によって囲まれる領域の寸法は、前記金属パターン層の露出した前記表面領域の寸法よりも大きく、
前記開口の寸法は、前記金属パターン層の露出した前記表面領域の寸法よりも小さい半田ペースト印刷用マスク。 Solder paste printing is used in which a resist layer whose thickness decreases from the center toward the edge is formed on the metal pattern layer, and is used in contact with a printed wiring board on which a desired surface area of the metal pattern layer is exposed. Mask for
A flat plate portion having an opening formed corresponding to the exposed surface region of the metal pattern layer;
And a protruding portion protruding from the flat plate portion at the edge of the opening,
The height of the protrusion is smaller than the maximum layer thickness of the resist layer,
The size of the region surrounded by the outer edge of the protrusion is larger than the size of the exposed surface region of the metal pattern layer,
The solder paste printing mask is such that the size of the opening is smaller than the size of the exposed surface region of the metal pattern layer.
前記金属パターン層の露出した前記表面領域に対応して開口が形成され、且つ前記開口の縁部が突出した凹凸状の半田ペースト印刷用マスクを前記プリント配線板に当接させるマスク配置工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に半田ペーストを供給する半田供給工程と、
スキージを前記半田ペースト印刷用マスク上において摺動させ、前記開口を介して前記半田ペーストを前記金属パターン層の前記表面領域上に転写するスキージング工程と、
前記金属パターン層の前記表面領域上に転写された前記半田ペースト上に電子部品を実装する実装工程と、を有し、
前記マスク配置工程においては、前記半田ペースト印刷用マスクの凸部が前記レジスト層の前記縁部に接触するとともに、前記半田ペースト印刷用マスクの凹部が前記レジスト層の前記中央部に接触するように、前記半田ペースト印刷用マスクの位置決めがなされる、電子回路モジュールの製造方法。
A preparatory step of preparing a printed wiring board in which a resist layer whose thickness decreases from the center toward the edge is formed on the metal pattern layer, and a desired surface region of the metal pattern layer is exposed;
A mask placement step in which an opening is formed corresponding to the exposed surface region of the metal pattern layer, and an uneven solder paste printing mask in which an edge of the opening protrudes contacts the printed wiring board;
A solder supplying step of supplying a solder paste onto the solder paste printing mask;
A squeegee step for sliding a squeegee on the solder paste printing mask and transferring the solder paste onto the surface region of the metal pattern layer through the opening;
A mounting step of mounting an electronic component on the solder paste transferred onto the surface region of the metal pattern layer,
In the mask arranging step, the convex portion of the solder paste printing mask is in contact with the edge portion of the resist layer, and the concave portion of the solder paste printing mask is in contact with the central portion of the resist layer. A method of manufacturing an electronic circuit module, wherein the solder paste printing mask is positioned.
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