JP3022062B2 - メタルマスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクリーム半田を大面積に
且つ均一に塗布するためのメタルマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶ，ＨＤＴＶ等のビデオ出力回路をデ
ィスクリート部品で集積化したビデオパック（商品名）
なる半導体装置が本願出願人において商品化されてい
る。このような装置は高周波高出力が求められるので、
回路基板として低誘電率のセラミック基板を用い、この
表面に各チップ素子と回路導体を形成し、全体をアルミ
ダイキャスト製筐体で気密封止するという手法が採られ
ている。

【０００３】しかしながら、アルミダイキャスト筐体は
コスト高であることから、筐体に代わって樹脂モールド
により封止する試みが始まっている。しかも組立ライン
の簡素化、ＩＣ組立技術との技術の共有化を図るため、
所謂パワーＩＣ用の放熱板付リードフレームの延長線上
にあるようなものを利用することが考えられている。図
６にこの場合の構成を示す。リードフレームは、複数の
リード（１）を含む枠体（２）から成る第１の部材と、
板厚がリード（１）より厚い放熱板（３）から成る第２
の部材が別個に製造され、第１の部材に放熱板（３）か
ら成る第２の部材を４箇所の取付部（４）でカシメるこ
とにより一体化したものである。リード（１）の先端が
金属性の放熱板（２）の上を延在することから、両者の
間には０．５ｍｍ程の隙間が設けられて電気的絶縁が保
たれている。そして、表面に能動、受動素子とこれらを
接続する回路導体および外部接続用のパッドとをあらか
じめ形成したセラミック基板（５）を放熱板（３）上に
固定し、前記パッドとリード（１）とを金線（６）でワ
イヤボンドした後、図示一点鎖線（７）近傍の位置まで
の主要部を熱硬化性樹脂で封止するものである。

【０００４】この様な構成は、外部リードが個別に半田
付けするクリップ端子付リード等ではなくリードフレー
ムのリード（１）である点で従来の混成集積回路と構成
を異にする。また、放熱板（３）上に固定するのがシリ
コンチップではなく巨大なセラミック基板（５）である
点で従来のパワーＩＣとは構成を異にする。そのため、
従来のＩＣ組立技術では解決できない新たな問題点が発
生する。

【０００５】新たな問題点の１つがセラミック基板
（５）の固着である。セラミック基板（５）の表面には
既にトランジスタチップがダイボンドされており、放熱
板（３）とセラミック基板（５）との接着はチップに悪
影響を与えない温度（約４００度）で行なわなければな
らない。また、セラミック基板（５）は１４×２３ｍｍ
もの大面積を有し、しかも歪によって割れ易い材質であ
ることから、接着剤は歪が少なく、且つ大面積に均等に
塗布できるものが必要になる。そこで、接着剤として低
融点のクリーム半田をメタルマスクを用いて塗布するこ
とが検討されていた。メタルマスクは、透孔を有する１
枚の薄板であり、メタルマスクの透孔部分を放熱板
（３）の上に重ね合わせ、スキージを押圧摺動すること
によりメタルマスク上に供給したクリーム半田を透孔を
通して放熱板（３）表面に刷り込むものである。この技
術は、混成集積回路において多用されている技術であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た装置は前述したようにリードフレームを用いる点で混
成集積回路と構成を異にする。そのため、放熱板（３）
とリード（１）との段差によってメタルマスクを密着さ
せることができず、僅かながらメタルマスクと放熱板
（３）との間に隙間が生じるという欠点があった。隙間
が生じるとクリーム半田を均等塗布することが不可能と
なり、後の工程で支障をきたす。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
欠点に鑑み成され、リードフレームのように段差を有す
るものに対してもクリーム半田を均一に塗布することが
できるメタルマスクを提供することを目的とし、第１の
透孔を有する第１のマスク板と、第２の透孔を有する第
２のマスク板とを有し、第１のマスク板に第２のマスク
板を段付けして固定することを骨子とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、段差を付けて第２のマスク板
（１５）を固定したことによって、放熱板上に第２のマ
スク板（１５）を密着した時に第１のマスク板（１２）
は放熱板（２２）から離れる。従って、リード（２０）
と放熱板（２２）との段差より第１のマスク板（１２）
と第２のマスク板（１５）との段差を大としておくこと
により、リード（２０）をメタルマスクから回避させる
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１は本願のメタルマスクの要部を
示す斜視断面図、図２は平面図、図３は全体を示す斜視
図である。先ず図３の全体図を参照して、メタルマスク
は四角棒状のアルミ合金から成る枠体（１１）に板厚
０．１〜０．３ｍｍのステンレス合金から成る第１のマ
スク板（１２）が溶接固定され、第１のマスク板（１
２）の中央付近には一定間隔で同じ大きさの透孔（１
３）が設けられる。

【００１０】透孔（１３）部分を拡大したのが図１と図
２である。図１と図２を参照して、第１のマスク板（１
２）には７．０×２５．０ｍｍの如き大きさの第１の透
孔（１４）が設けられ、この第１の透孔（１４）を塞ぐ
ようにして板厚０．２〜０．３ｍｍのステンレス合金か
ら成る第２のマスク板（１５）が環状のスペーサ（１
６）を介してスポット溶接により取付けられている。第
１のマスク板（１２）と第２のマスク板（１５）は水平
面が平行となるように固定され、スペーサ（１６）によ
る両者の段差は０．８〜１．０ｍｍである。第２のマス
ク板（１５）の略中央には３．０×２５．０ｍｍの如き
第２の透孔（１７）が設けられ、第２の透孔（１７）が
半田を塗布するための実際のマスクパターンとなる。ス
ペーサ（１６）の外周は１１．０×２９．０ｍｍであ
る。

【００１１】組立工程におけるリードフレームとメタル
マスクとの関係は以下の通りである図４を参照して、リ
ードフレームは１枚の板状材料からパンチング又はエッ
チング加工によりリード（２０）と共に形成された枠体
（２１）から成る第１の部材と、リード（２０）より板
厚の厚い板状材料で形成した放熱板（２２）から成る第
２の部材を有し、４箇所の取付部（２３）でカシメるこ
とにより、放熱板（２２）とリード（２０）とが段差を
有するように第１の部材と第２の部材とを一体化したも
のである。枠体（２１）は全体が一様の高さを持つこの
ようなリードフレームに位置合わせをしてメタルマスク
を重ねると、第２のマスク板（１５）の裏面が放熱板
（２２）表面に当接し、図５に示すように第１のマスク
板（１５）はスペーサ（１６）による段差によってリー
ド（２０）より上に位置することになる。むろん、第１
のマスク板（１２）と第２のマスク板（１５）との段差
が放熱板（２２）とリード（２０）との段差より大とな
るように、そして位置合わせした時にスペーサ（１６）
と第２のマスク板（１５）がリード（２０）又はリード
（２０）以外の枠体（２１）に重ならないようにその厚
みと大きさが設計されている。尚、（２４）は作業台で
ある。このような設計により第１のマスク板（１２）の
どの位置もリードフレームの枠体（２１）に接すること
がないので、第２のマスク板（１５）を放熱板（２２）
の表面に均等に当接させることができる。

【００１２】そして、リードフレーム上にメタルマスク
を設置した状態でメタルマスク上に粘性を有するクリー
ム半田を供給し、メタルマスクの表面を弾性を有する硬
質ゴムから成る棒状のスキージで一様に押圧摺動するこ
とにより、供給したクリーム半田を第２の透孔（１７）
を通して放熱板（２２）表面に刷り込む。第１のマスク
板（１２）と第２のマスク板（１５）との段差が比較的
小さく、また第１の透孔（１４）より第２の透孔（１
７）が十分小さければ、硬質ゴムの弾性によりスキージ
が第２のマスク板（１５）表面を一様に掻くことができ
る。必要とあらば、第１の透孔（１４）の大きさにマッ
チした凸状部を持つくし型のスキージを用いても良い。
これらのスキージが第２マスク板（１５）上の余分なク
リーム半田を掻き取ることによって、放熱板（２２）上
に第２の透孔（１７）の面積と第２のマスク板（１５）
の板厚との体積に対応する量のクリーム半田が塗布され
る。その後、メタルマスクが外され、各部品を取り付け
たセラミック基板をクリーム半田により接着することに
なる。

【００１３】このように、本発明のメタルマスクは第１
のマスク板（１２）と第２のマスク板（１５）とで段差
を付けたので、リード（２０）と放熱板（２２）とで段
差を有するようなリードフレームでも実際のマスク部
分、つまり第２の透孔（１７）を形成した第２のマスク
板（１５）を平坦に密着させることができるものであ
る。

【００１４】図６（Ａ）は本発明の第２の実施例を説明
するための断面図である。本実施例は、第２の透孔（１
７）の断面を図示するように３０〜６０°の逆テーパ形
状に形成したものである。図６（Ｂ）に示すような断面
を垂直に切落としたものでは、印刷を複数回繰り返すと
第２の透孔（１７）の内壁に半田残り（３０）が付着
し、これが硬化して印刷精度を悪化させることがある。
本実施例によれば、逆テーパとしたことによりテーパ面
（３１）が台形状に外側に広がるので、印刷による内壁
への半田付着が無い。また、付着・硬化しても、印刷精
度を決めるのは第２の透孔（１７）のうち最も狭い部
分、即ち第２のマスク板（１５）の表側の表面部分であ
るので、前記半田残り（３０）が陰に隠れて印刷精度を
直接悪化させずに済む。

【００１５】図６（Ｃ）は本発明の第３の実施例を説明
するための断面図である。本実施例は、第２のマスク板
（１５）の裏面側、即ち被印刷体に接触する面に、ゴ
ム、ウレタン、シリコン等の軟質材料（３２）を裏面全
面又は第２の透孔（１７）の周囲部分にのみ部分的に貼
付けたものである。メタルマスクは金属、接触する被印
刷体も金属であるので、間にゴミが挾まった等、何らか
の要因により両者間に隙間が生じることがある。すると
図６（Ｄ）に示すように第２のマスク板（１５）と被印
刷体（３３）との隙間に半田（３４）がはみ出し、これ
が印刷不良となる。本実施例によれば、マスク板素材よ
り軟質の素材が接触することにより第２のマスク板（１
５）と被印刷体（３３）との密着性が向上するので、上
述した隙間への半田（３４）のしみ出しを防ぐことがで
きる。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば放
熱板（２２）とリード（２０）とで段差を有するような
リードフレームにも、第２のマスク板（１５）を平坦に
密着させることができる利点を有する。これにより、放
熱板（２２）表面に一様に半田クリームを塗布すること
ができるものである。また、第２のマスク板（１５）と
スペーサ（１６）の形状や高さを適宜設計することによ
り、部分的に凸部を持つ被塗布物に対し、いかなる凹ん
だ平面にも半田ペーストを均一に塗布することができる
ものである。

【００１７】さらに本発明の第２の実施例によれば、半
田残り（３０）による印刷精度の悪化を防止できる利点
を有し、第３の実施例によれば、半田（３４）のしみ出
しによる印刷不良を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタルマスクの要部を示す斜視断面
図。

【図２】本発明のメタルマスクの要部を示す平面図。

【図３】本発明のメタルマスクの全体を示す斜視図。

【図４】メタルマスクとリードフレームの位置関係を示
すための平面図。

【図５】メタルマスクとリードフレームの位置関係を示
すための断面図。

【図６】本発明の他の実施例を説明するための断面図。

【図７】従来例を説明するための平面図。

【符号の説明】

（１２） 第１のマスク板 （１４） 第１の透孔 （１５） 第２のマスク板 （１６） スペーサ （１７） 第２の透孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41N 1/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の透孔を設けた第１のマスク板と、前 記第１の透孔を塞ぐように固定した第２のマスク板
   と、 前記第２のマスク板に設けた第２の透孔とを具備し、前記第２のマスク板が前記第１の透孔近傍に部分的に設
   けられていると共に、前記第１のマスク板と第２のマス
   ク板との間に段差が設けられていることを 特徴とするメ
   タルマスク。
2. 【請求項２】 前記第１と第２のマスク板の間にスペー
   サが挟まれていることを特徴とする請求項１記載のメタ
   ルマスク。
3. 【請求項３】 前記第２の透孔の断面が逆テーパ形状に
   なっていることを特徴とする請求項１記載のメタルマス
   ク。
4. 【請求項４】 前記第２のマスク板の底面に、被印刷体
   との密着性を向上する軟質材料を貼付けた事を特徴とす
   る請求項１記載のメタルマスク。