JPH09283921A - プリント基板及びプリント基板に印刷した半田の膜厚測定方法 - Google Patents

プリント基板及びプリント基板に印刷した半田の膜厚測定方法

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JPH09283921A
JPH09283921A JP8119695A JP11969596A JPH09283921A JP H09283921 A JPH09283921 A JP H09283921A JP 8119695 A JP8119695 A JP 8119695A JP 11969596 A JP11969596 A JP 11969596A JP H09283921 A JPH09283921 A JP H09283921A
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JP
Japan
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solder
film thickness
land
printed
measuring
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JP8119695A
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Shinji Yamaguchi
信司 山口
Sukeyuki Hoshino
祐之 星野
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0266Marks, test patterns or identification means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板のランドに印刷されたクリーム
半田の膜厚の測定を正確にできるプリント基板を提供す
る。 【解決手段】 プリント基板3に印刷した半田の膜厚を
測定するための角型ランド1をプリント基板作製時にプ
リント基板の所定位置に同時に形成し、この角型ランド
1を囲む開口部4aを有する半田レジスト4を設け、角
型ランド1の中央部に円形のクリーム半田5を部品を実
装するランドへ印刷するクリーム半田と同時に印刷す
る。角型ランド1と円形のクリーム半田5にレーザスリ
ット光を照射し、角型ランド1の上面を基準面として、
印刷されたクリーム半田5の膜厚を光切断法により測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半田をプリント基
板のランドに印刷してリフロー半田付けにて部品を実装
する際、印刷された半田の厚さを管理できるプリント基
板、プリント基板のランドに印刷された半田の膜厚測定
方法、ランドに印刷された半田の位置ずれの測定方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】粉末状半田を粘性の高いフラックスに混
ぜ合わせてクリーム状にしたクリーム半田をプリント基
板のランドに印刷し、部品をランドに固定してリフロー
半田付け法にて表面実装を行うのが一般化している。こ
の表面実装におけるクリーム半田の印刷膜厚などの品質
管理は、表面実装が高密度化、微細化するほど重要な課
題となっており、クリーム半田印刷時の厚さに止まら
ず、半田の濡れ状態、半田付け終了後のブリッジなどの
欠陥の発生の発見など多岐に渡っている。これまでクリ
ーム半田の品質管理は、チェック箇所の大半は部品実装
用ランドを使用したり、テスト基板による確認を行うも
のであった。
【0003】また、クリーム半田印刷の品質を管理する
ために、部品実装用ランドに印刷されたクリーム半田
を、光切断法や光の干渉を利用した光学式膜厚計で膜厚
を測定することで管理している。
【0004】例えば、光切断法を利用した光学式膜厚計
10は、図3に示すように、基準面11に置かれた被測
定物12の上斜め45度の位置からレーザスリット光1
3を照射し、基準面からの反射位置14及び被測定物表
面の反射位置15を鉛直方向からテレビカメラ16等で
撮影し、被測定物12と基準面11からの反射位置14
及び15、被測定物の幅Wなどをモニター画面17に映
し出す。
【0005】そして、被測定物12の膜厚Hが反射位置
ずれLに等しくなることから、この反射位置ずれLをモ
ニター画面17上に設けられたスケールを利用して測定
し、被測定物12の膜厚Hに換算して膜厚を測定するも
のである。
【0006】この光学式膜厚計は、モニター画面17上
に設けられたスケールから前記反射位置ずれLの値を読
み取ることができるが、自動的にLの値がモニター画面
17上に表示されて測定できる光学式膜厚計も開発され
ている。
【0007】また、図示しないが、基準面上に設けた被
測定物と基準面との段差部に光を照射し、照射光と段差
部からの反射光による干渉縞が被測定物の膜厚に相当す
る値だけずれた値で観測される。このずれの大きさを測
定することで被測定物の膜厚を測定する干渉型光学式膜
厚計でランドに印刷された半田の膜厚を測定することも
行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来は実装用ランド全
面をクリーム半田が覆う形で印刷していたので、前記光
学式膜厚計で膜厚を測定する際、基準面となる銅箔部の
露出が殆どなく、半田レジスト上面を基準として膜厚の
測定を行わざるを得なかった。
【0009】そのため、銅箔厚さで15〜20μm、半
田レジスト厚さで10〜20μmのばらつきが含まれ、
本来150〜200μmの厚さに印刷されるべきクリー
ム半田膜厚を正確に測定することが困難であった。ま
た、測定すべきクリーム半田が印刷された近傍にシンボ
ルなどのシルク印刷が施されていると、シンボルの高さ
が20〜30μmはあるので、さらに正確な測定が困難
になり、測定データの信頼性を低下させてしまう。
【0010】さらに、クリーム半田の印刷ずれに対して
は、印刷されたクリーム半田の形状が安定性に欠けるた
め、ずれ量の直読は不可能に近い。しかも、リフロー半
田付け時の半田の濡れ性は、実装部品のリードと基板パ
ターンとの関連要素が多く、部品実装用ランドからだけ
では判断することができない。
【0011】そこで本発明は、これまで困難であったプ
リント基板のランドに印刷された半田の膜厚の測定を正
確に行うことができ、半田印刷の品質管理を正確にでき
るプリント基板及び該プリント基板を利用して印刷され
た半田の膜厚を測定する方法、ランドの膜厚を測定する
方法、半田印刷位置ずれの測定方法を提供する点にあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のプリント基板
は、印刷した半田の膜厚を測定するための半田膜厚測定
用ランドを備えている。この半田膜厚測定用ランドを基
準面として印刷された半田の膜厚を測定することができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、プリント基板のランドに印
刷されたクリーム半田の品質管理を改善できるプリント
基板の構成を図1及び図2に基づいて説明する。図1
は、半田の膜厚の測定が容易なプリント基板面上の任意
の位置に形成された半田の膜厚を測定するためのランド
などの平面を、図2は、図1のA−A’断面を示してい
る。
【0014】印刷した半田の膜厚を測定するためのラン
ド(以下、半田膜厚測定用ランドという)は、実装され
る部品が実際に半田付けされるランドとは異なる専用の
ランドとするのが好適であるが、電気回路パターンと併
用して部品後付け用のランドを利用することもできる。
【0015】図1及び図2において、プリント基板3の
上面の所定の場所に形成された半田膜厚測定用ランド1
は、四辺中央部に目測用切欠き2を持つ角型ランドであ
り、プリント基板3の回路パターンと同様に銅箔にてプ
リント基板作製時に同時に形成される。前記切欠き2の
ような目測用マークを設けることで、後述するように前
記半田膜厚測定用ランド1の中央部に印刷したクリーム
半田の位置ずれを目視により容易に検査を行うことがで
きる。
【0016】前記目測用マークは、前記切り欠2に代え
て、前記半田膜厚測定用ランド1の中心を横切り辺に平
行な十字状のスリットまたは前記半田膜厚測定用ランド
1の中心を中心とする複数の同心円のスリットをランド
面に形成しても良い。
【0017】また、前記半田膜厚測定用ランド1の周囲
に、前記半田膜厚測定用ランド1と同一中心の円形の開
口部4aを有する半田レジスト4を設ける。この開口部
4aを円形にしたのは、これによって開口部4aの面積
を他の形状と比較して最小に形成できるからである。前
記開口部4aの形状は、他に正方形であっても良く、要
するに前記半田膜厚測定用ランド1の周囲にプリント基
板を構成する基材が直接露出するように形成できれば良
い。
【0018】前記半田膜厚測定用ランド1と前記半田レ
ジスト4とが設けられたプリント基板3に部品を実装す
る際、クリーム半田印刷工程にて半田膜厚測定用ランド
1の中央部に円形のクリーム半田5を印刷する。クリー
ム半田の印刷形状を円形にすると、スキージが移動する
印刷方向によるマスク開口部へのクリーム半田の充填効
率の差が皆無となり、またクリーム半田のマスクからの
抜け抵抗が最小になることで、円形がクリーム半田の転
写率が最も高く形状が安定しているからである。
【0019】さらに、前記円形のクリーム半田5に対し
て半田膜厚測定用ランド1を面積比で20倍以上に取る
ことで、光切断法にてクリーム半田の膜厚を測定する時
に、半田膜厚測定用ランド1の上面と半田上面のレーザ
光反射領域を確保するとともに、半田の印刷ずれが発生
した時の吸収領域も兼ね備えることができる。
【0020】以下、前記半田膜厚測定用ランド1に印刷
されたクリーム半田の膜厚の測定、クリーム半田の印刷
ずれの測定について順次説明する。
【0021】(1)印刷されたクリーム半田の膜厚の測
定 前記半田膜厚測定用ランド1にクリーム半田印刷工程に
おいて円形のクリーム半田5を同時に印刷した後、前述
したような光学式膜厚計を利用して、半田膜厚測定用ラ
ンド1を基準面としてレーザスリット光を照射して、円
形のクリーム半田5の上面及び前記基準面でレーザ光を
反射させることにより円形のクリーム半田の膜厚を正確
に測定することが可能となる。
【0022】この測定された円形のクリーム半田5の膜
厚は、単に半田膜厚測定用ランド1面上での円形のクリ
ーム半田5の膜厚としてだけではなく、半田膜厚測定用
ランド1の周辺の部品が実装される領域のランドでのク
リーム半田の膜厚と見なすことができ、部品が実装され
るランドでのクリーム半田の膜厚と判定することができ
る。
【0023】(2)クリーム半田印刷ずれの測定 半田膜厚測定用ランド1、つまり角型ランド1の直交す
る二辺から円形のクリーム半田5までの距離を測定する
ことで、円形のクリーム半田5の印刷ずれを測定する。
【0024】この測定された印刷ずれは、単に半田膜厚
測定用ランド1面上での円形のクリーム半田5の印刷ず
れとしてだけではなく、部品が実装される領域のランド
でのクリーム半田の印刷ずれと見なすことができ、部品
が実装されるランド全体でのクリーム半田印刷ずれと判
定することができる。
【0025】ところで、プリント基板に形成された銅箔
の厚さは生産現場で測定することは少ないが、表面実装
でのクリーム半田の印刷は1/100ミリメートル前後
まで管理することが要求されており、銅箔の厚さを無視
することができない。
【0026】しかし、プリント基板を構成する基材が直
接露出した部分がないと、銅箔の厚さの測定が難しい
が、本発明のように半田膜厚測定用ランド1と円形の開
口部4aを備えた半田レジスト4とを組み合わせること
により、該開口部4aにプリント基板3の基材を露出さ
せて、これを基準面として銅箔つまり半田膜厚測定用ラ
ンド1の厚さの測定に応用することもできる。
【0027】この測定された厚さは、単に半田膜厚測定
用ランド1の厚さとしてだけではなく、その周囲の銅箔
厚さと見なすことができ、部品が実装されるランドの厚
さと判定することができる。
【0028】さらに、前記各厚さの測定以外に、前記ク
リーム半田を印刷した半田膜厚測定用ランド1を備えた
プリント基板3をリフロー半田付け工程に流すと、リフ
ロー工程でクリーム半田が溶融して濡れる。このとき、
接触角(半田膜厚測定用ランドの表面と半田面とが交わ
る点において半田膜厚測定用ランドに引いた接線と半田
面とのなす角)を見て、リフロー加熱状況及びプリント
基板の汚れや酸化膜の有無などの表面処理状態を簡易的
に観察することもできる。
【0029】次に、前記半田膜厚測定用ランド1をプリ
ント基板3のどの位置に配置するかでその有効性を利用
することができる。まず、一つの配置方法として、周辺
パターンと熱的に接続すると、周辺パターンの熱的影響
を強く受けるので、接続パターン専用のチェックランド
として利用することができる。
【0030】一方、半田膜厚測定用ランド1を熱的に独
立させて周囲からの熱的影響を遮断することにより、個
々のプリント基板間でのばらつきが抑えられ、同一条件
下での計測、観察を可能にする。
【0031】また、前記開口部4aを有する半田レジス
ト4を含めて最大外形で5mm前後と小型にできるか
ら、プリント基板3の適所に複数配置しても実装の障害
となることは少ない。このように、前記半田膜厚測定用
ランド1を任意の場所に配置することができるから、配
置場所を規格化することで生産現場での検査時間の削
減、スキルレス化の促進に寄与できる。
【0032】
【発明の効果】前記半田膜厚測定用ランドを備えたプリ
ント基板を利用すると、半田膜厚の測定などの測定条件
が統一され、またリフロー半田付け工程全体におけるリ
フロー半田付けの品質を把握することが可能となる。特
に、多品種少量生産基板に適用すると極めて有効な品質
管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の要部平面図である。
【図2】図1のA−A’断面図である。
【図3】光学式膜厚計の説明図である。
【符号の説明】
1・・半田膜厚測定用ランド 2・・目測用切欠き 3
・・プリント基板 4・・半田レジスト 4a・・半田レジスト4の開口部
5・・円形のクリーム半田

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 印刷した半田の膜厚を測定するための半
    田膜厚測定用ランドを設けたことを特徴とするプリント
    基板。
  2. 【請求項2】 印刷した半田の膜厚を測定するための前
    記半田膜厚測定用ランドを囲む開口部を有する半田レジ
    ストを設けたことを特徴とする請求項1のプリント基
    板。
  3. 【請求項3】 印刷した半田の膜厚を測定するための前
    記半田膜厚測定用ランドを角型ランドとしたことを特徴
    とする請求項2のプリント基板。
  4. 【請求項4】 前記角型ランドの中央部に円形の半田を
    印刷したことを特徴とする請求項3のプリント基板。
  5. 【請求項5】 前記角型ランドの四辺中央部に半田印刷
    位置目測用のマークを設けたことを特徴とする請求項4
    のプリント基板。
  6. 【請求項6】 前記角型ランドに印刷された前記円形の
    半田に対して角型ランドを面積比で20倍以上としたこ
    とを特徴とする請求項4のプリント基板。
  7. 【請求項7】 前記半田印刷位置目測用のマークは、切
    り欠きであることを特徴とする請求項5のプリント基
    板。
  8. 【請求項8】 印刷した半田の膜厚を測定するための半
    田膜厚測定用ランドを設けたプリント基板の前記印刷さ
    れた半田面と前記半田膜厚測定用ランドとに光を照射
    し、前記半田膜厚測定用ランドを基準面として光学式膜
    厚計にて半田の膜厚を測定することを特徴とする半田の
    膜厚測定方法。
  9. 【請求項9】 印刷した半田の膜厚を測定するための角
    型ランドを設けたプリント基板の前記角型ランドの直交
    する二辺から前記角型ランドに印刷した半田の所定位置
    までの距離を測定して半田印刷ずれを測定することを特
    徴とする半田印刷ずれの測定方法。
JP8119695A 1996-04-17 1996-04-17 プリント基板及びプリント基板に印刷した半田の膜厚測定方法 Pending JPH09283921A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529624B1 (en) 1998-07-01 2003-03-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for inspecting cream solder on PCB and method thereof
DE102007026700A1 (de) * 2007-05-31 2008-12-11 Solarwatt Ag Schichtdickenmessgerät und Verfahren zur Schichtdickenmessung für verzinnte Metallbänder als elektrische Verbinder
CN107270823A (zh) * 2017-07-28 2017-10-20 深圳市兴华炜科技有限公司 一种钢网厚度检测设备和检测方法

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CN107270823B (zh) * 2017-07-28 2023-05-30 深圳市兴华炜科技有限公司 一种钢网厚度检测设备和检测方法

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