| 【発明の名称】 |
ペースト状はんだ材の供給方法およびそのためのメタルマスク |
| 【発明者】 |
【氏名】神坂 晃
【住所又は居所】神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日立製作所エンタープライズサーバ事業部内
【氏名】▲片▼山 薫
【住所又は居所】神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日立製作所エンタープライズサーバ事業部内
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の回路パターンに部品をはんだ付けするためのペースト状はんだ材を供給する方法において、メタルマスクを用いて同一面上に部品種類毎に異なるはんだ材を最適量供給し印刷することを特徴とするペースト状はんだ材の供給方法。
【請求項２】
前記異なるはんだ材のうち、供給範囲の小さい前記はんだ材から印刷することを特徴とする請求項１記載のペースト状はんだ材の供給方法。
【請求項３】
交換頻度の高い部品種が接続される回路パターンに、融点が低い前記はんだ材を印刷することを特徴とする請求項１又は２記載のペースト状はんだ材の供給方法。
【請求項４】
基板上の回路パターンに部品をはんだ付けするためのペースト状はんだ材を印刷するためのメタルマスクにおいて、該マスクの基板側の面に、既に回路パターン上に印刷された前記はんだ材に該マスクを接触させない凹部を設け、さらに、該マスクの基板側と反対の面に、ペースト状のはんだ材の量を制御する凹部を設けたことを特徴とする印刷用メタルマスク。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板組立の際に、ペースト状はんだ材を用いて部品を回路パターンにはんだ付け接続する際の、ペースト状はんだ材の供給方法およびそのためのメタルマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板の組立において、ペースト状のはんだ材を印刷工法を用いて接続する技術は今日一般的な技術である。昨今の高密度実装化や基板のハイブリッド化が進む中で、部品の実装構造や耐熱性、ひいては部品不良率が大きいために、検査不良後等の部品交換を考慮した場合、その組立工程として、同一平面状面上にある特定の部品種に対して異なるはんだ材を用いて接続することが必要となってきている。
これに関連するものとして、特許文献１、特許文献２がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１２８５２号公報
【特許文献２】特開２００２−１４４５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同一平面状面上にメタルマスクを用いて異なるはんだ材を印刷するには、複数の工程が必要であり、また、それぞれ最適な量のはんだ材を供給しなけばならない。
【０００５】
本発明の目的は、異なるペースト状のはんだ材を精度高く供給する方法を提供することにある。さらにはそのためのメタルマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の目的を達成するために、ペースト状はんだ材の供給方法は、メタルマスクを用いて同一面上に部品種類毎に異なるはんだ材を最適量供給し印刷する。また、メタルマスクは、該マスクの基板側の面に、既に回路パターン上に印刷されたはんだ材にマスクを接触させない凹部を設け、さらに、マスクの基板側と反対の面に、ペースト状のはんだ材の量を制御する凹部を設けた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の異種はんだ材の供給を精度高く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するにあたり、最も良い形態は、はんだ材の印刷供給順からすると、使用するはんだ材料の融点には左右されず、供給するはんだ材料ごとの供給範囲の一番小さなはんだ材より印刷を始め、徐々に印刷面積が大きくなっていくのが良い。
また、部品と基板の接続を考慮し、部品と各はんだ材、および基板とのはんだ付け強度・信頼性が充分に取れているのであれば、使用するはんだ材は部品不良率と部品交換の難易度を考慮して、部品交換頻度が大きいものを最も融点の低いはんだ材で接続させるのが望ましい。
また、はんだ付けの際の設定温度において、基板、部品、はんだ材に対して予備加熱が
必要な場合においては、予備加熱温度は、使用する複数のはんだ材の融点中で最も低い温度以下、すなわち、それぞれのはんだ材が融けないように設定することが望ましい。
【０００９】
本発明のはんだの供給方法を印刷工法を用いて行った場合の一実施の形態について、図１（ａ）〜（ｉ）を参照して説明する。図１（ａ）において、１は基板、２ａ、２ｂは基板表面のはんだ材の供給が必要な回路パターンを示す。本基板においては、基板１に掘込みを設け、そこにパターン２ｃを形成したものが存在する。これは、組立を行う基板の実装形態によるもので、有無は問わない。
【００１０】
まず、（ｂ）（ｃ）に示すように、基板１に対し、メタルマスク３ａを用いて第一のはんだ材４ａを印刷する。本事例では、掘込みパターン２ｃに対して、はんだ材を埋込む必要性から、メタルマスク３ａは、この掘込みパターン２ｃ部分のみに開口を設け、また板厚が薄く、開口径の小さいものを使用している。この時印刷は、自動印刷機を用いて印刷を行うことで自動印刷を実現している。以降の印刷は、全て自動印刷機を用いて印刷を行っている。
【００１１】
次に（ｄ）（ｅ）に示すごとく、掘込みパターン２ｃの表面にはんだ材４ａをさらに印刷するために、メタルマスク３ｂを用いて印刷を行う。この際に使用するメタルマスク３ｂは、掘込み回路パターン２ｃを含め、第一のはんだ材４ａでの接続を必要とする他のパターン２ｂに対してもはんだ材の供給を行う。第一のはんだ材４ａの供給はこれで完了する。
【００１２】
次に（ｆ）（ｇ）（ｈ）に示すごとく、第二のはんだ材用メタルマスク３ｃを用いて第二のはんだ材４ｂを印刷する。この時、メタルマスク３ｃは既に印刷されている第一のはんだ材４ａの印刷部を避けるように、メタルマスク３ｃの基板接触面に、既印刷の第一のはんだ材４ａを避ける逃げ（凹部）３ｄが設けられている。また、第二のはんだ材４ｂのペースト厚みを調整するために、部分的にメタルマスク３ｃの厚みを減らすための凹部３ｅが設けられている。この第二のはんだ材用メタルマスク３ｃは、第一のはんだ材４ａ用の逃げ加工が容易となり、印刷品質も安定する電鋳製法で製作されている。
【００１３】
このように、第一のはんだ材４ａと第二のはんだ材４ｂを同一基板平面上に印刷工法を用いて供給することで、特定の接続部に特定のはんだ材を安定して供給することを可能にしており、さらには、部分的にはんだ量を小さくした、４ｂ-１の部分をも同時に実現している。
【００１４】
この後、（ｉ）に示すように、基板上に部品５、６、７を搭載し、はんだ付けを行う。本実施例では、リフロー工法を用いてはんだ付けを行っている。その際の温度設定は、基板の予備加熱温度上限値を、使用しているはんだ材の内で最も融点の低い温度以下に抑えることで、全てのはんだ材を予備加熱中に溶融させることなく、また、全てのはんだ材は、そこに含まれるフラックスの活性が、その予備加熱時に最大になるようにフラックスを調整している。
【００１５】
各部品に対して、使用するはんだ材は、本実施例では２種類にしているが、これは２種類以上のはんだ材にも対応できる。また、交換頻度の高い部品５に対しては低融点はんだ材、すなわち第二のはんだ材４ｂを使用し、交換頻度の低い部品６の接続には高融点はんだ材、すなわち第一のはんだ材４ａを使用している。上記の様に使用するはんだ材を使い分けることで、交換頻度の高い部品５を交換する時に交換頻度の低い部品６、７等の周辺接続部への熱影響を低く抑えることを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のはんだ供給方法の一連の流れの例を示す図。
【符号の説明】
【００１７】
１ 基板
２ａ、２ｂ 基板表面の回路パターン
２ｃ 掘込みパターン
３ａ 第一のはんだ材を用いて掘り込み部に穴埋めするためのメタルマスク
３ｂ 第一のはんだ材を印刷するためのメタルマスク
３ｃ 第二のはんだ材を印刷するためのメタルマスク
３ｄ、３ｅ 凹部
４ａ 第一のはんだ材
４ｂ 第二のはんだ材
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内一丁目６番６号
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| 【出願日】 |
平成１６年７月９日（２００４．７．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】作田 康夫
【識別番号】１００１００３１０
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
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| 【公開番号】 |
特開２００６−２４８０４（Ｐ２００６−２４８０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年１月２６日（２００６．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−２０２５６８（Ｐ２００４−２０２５６８） |
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