半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスク
【課題】 各部品に必要な半田体積量を安定して１工程で供給することができる半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスクを提供する。
【解決手段】 半田ペースト印刷用マスクを、金属層１０と、変形しやすいゴム層１１とを積層した構成とし、半田ペースト印刷時にスキージ３０からマスクに加わる印圧によってゴム層１１を圧縮変形させて、マスクの開口形状を小さくする。大型部品に比べて微小部品の開口の縮小率は高くなり、実装する部品サイズの応じた必要半田体積量の印刷を、同一厚みの１枚のマスクを用いて１工程で達成する。
【解決手段】 半田ペースト印刷用マスクを、金属層１０と、変形しやすいゴム層１１とを積層した構成とし、半田ペースト印刷時にスキージ３０からマスクに加わる印圧によってゴム層１１を圧縮変形させて、マスクの開口形状を小さくする。大型部品に比べて微小部品の開口の縮小率は高くなり、実装する部品サイズの応じた必要半田体積量の印刷を、同一厚みの１枚のマスクを用いて１工程で達成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田ペースト印刷方法およびそれ用いる半田ペースト印刷用マスクに関し、特にサイズの異なる各実装部品に必要な半田体積量を安定して１工程で供給するために好適に実施することができる半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末、モバイル機器などの小型薄型化・軽量化が急激に進んでおり、それに伴いチップ部品に関しても、１００５（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）サイズから０６０３（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）サイズへ、さらには０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）サイズへと小型化が進んでいる。しかし、電気的特性などが不適合となって、微小部品では実現不可能な部品は、３２１６（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ）サイズや２１２５（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ）サイズなどの大型部品を用いている。
【０００３】
このような理由によって、プリント配線板に実装される部品には、様々なサイズのものが含まれており、その半田接合部に適切な半田体積量は、部品ごとに異なる。そこで、実装時の不良率を低減させるため、また、半田接合部の信頼性を確保するために、各部品に対応した適切な半田体積量を部品ごとに安定して供給することが求められている。
【０００４】
上記課題を解決するために、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて、微小部品実装部分にのみ、半田ペーストを印刷した後に、微小部品用の半田ペーストが印刷された部分を避けるためのハーフエッチング溝を形成した３２１６サイズ等の大型部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて半田ペーストを印刷し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。
【０００５】
また、上記課題を解決するための他の従来技術では、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて基板全体に半田ペーストを印刷した後に、ディスペンサーによって大型部品の半田印刷部分に半田を再供給し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。
【０００６】
また、上記課題を解決するための他の従来技術では、図６（ａ）および図６（ｂ）ならびに図７に示すように、半田ペースト印刷用マスクの半田ペーストをスキージ３０によってスキージングする側に段差７を設けて、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１でマスクの厚みを変化させることによって、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は、図７の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面を示す。
【０００７】
さらに、上記課題を解決する他の従来技術では、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用金属マスクに、大型部品用の開口部周辺に大型部品に必要な半田体積量が印刷できるような厚みの樹脂製の層を形成し、印刷時のスキージの印圧によって、微小部品用の開口部周辺の金属マスクを弾性変形させ、微小部品に対応した必要半田体積量を印刷することによって、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６６８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の各従来技術では、大型部品および微小部品の両方を混載する実装基板における各部品に対応した半田体積量を供給する場合に、下記に示すような問題ある。
【００１０】
０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて微小部品実装部分にのみ半田ペーストを印刷した後に、微小部品用の半田ペーストが印刷された部分を避けるためのハーフエッチング溝が形成され、３２１６サイズ等の大型部品に対応した厚みを持つ印刷用マスクを用いて半田ペーストを印刷し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法では、２回目の印刷時にすでに印刷された微小部品用の半田ペーストをスキージの印圧によって押しつぶしてしまったり、特に高密度に部品が実装される基板においては基板の反りやマスクの位置ずれによって半田ペーストとマスクとが接触してしまうため、安定した半田ペーストの供給が困難である。
【００１１】
また、さらに他の従来技術として、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて基板全体に半田ペーストを印刷した後に、ディスペンサーによって大型部品の半田ペースト印刷部分に半田ペーストを再供給し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法があるが、この方法では、前述の２回印刷による半田ペーストの供給方法の従来技術と同様に、半田ペーストの供給に２工程が必要になるため、半田ペーストの供給に要する時間がかかり、タクトタイム増加に伴う生産コスト増加や、新規設備導入等の問題が発生する。
【００１２】
図６に示した金属マスクの半田ペースト供給面に各部品の必要半田体積量に応じた段差７を設ける方法では、図７に示すように、スキージ３０の進行方向と平行な方向に大型部品用の開口と微小部品用の開口とがあり、スキージ３０が段差７に沿って移動できるように、段差の近辺に開口がない印刷可能部分５０のような場合は、ランドサイズに応じた必要半田体積量を供給することが可能である。しかし、スキージ３０の進行方向と垂直な方向に大型部品用の開口と微小部品用の開口とがある印刷不可能部分４０のような場合、スキージが段差に追従して移動できなくなる。
【００１３】
したがって印刷不可能部分４０上の半田ペースト３１を掻き取ることができず、安定した印刷を行うことが不可能となってしまう。大型部品用の開口と微小部品用の開口とがスキージ３０の進行方向の垂直方向に混在しないように基板を設計し、さらに隣接距離を大きくした場合は、各ランドサイズに応じた半田体積量の供給が実現可能であるが、大型部品と微小部品とが高密度でかつスキージの方向とは関係なく実装されるような基板には対応できず、現実的でない。
【００１４】
さらに、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用金属マスクに、大型部品用の開口部周辺に大型部品に必要な半田体積量が印刷できるような厚みの樹脂製の層を形成し、印刷時のスキージの印圧によって、微小部品用の開口部周辺の金属マスクを弾性変形させ、微小部品に対応した必要半田体積量を印刷することによって、各部品に対応した半田体積量を供給する特許文献１の従来技術についても、上記と同様の問題点が挙げられ、大型部品と微小部品とが高密度でかつスキージの方向とは関係なく実装されるような基板においては、スキージの印圧によって微小開口部周辺の金属マスクを弾性変形させることができず、半田ペーストを安定して印刷することができないという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、各部品に必要な半田体積量を安定して１工程で供給することができる半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、前記複数の電極に対応する位置で開口する第１開口部を有する金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部と同様な第２開口部を有し、ゴム弾性を有する材料から成る第２マスク層とを、前記プリント配線板と密着するように配置して、前記プリント配線板上に半田ペースト印刷用マスクを形成する工程と、
前記プリント配線板上に形成された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工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に供給された半田ペーストを、スキージによってスキージングし、スキージングの際にスキージから半田ペースト印刷用マスクに加わる圧力によって、前記第２マスク層を圧縮変形させて、第２開口部を縮小させた状態で半田ペーストを前記プリント配線板の各電極上に転写する工程と、
前記スキージングを終えた状態で、前記第２マスク層にスキージから加わえられた圧縮荷重を開放して、前記第２マスク層を初期の厚みに戻した状態で、前記プリント配線板を半田ペースト印刷用マスクから版離れさせる工程とを含むことを特徴とする半田ペースト印刷方法である。
【００１７】
また、本発明は、複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、半田ペーストを印刷するために用いられる半田ペースト印刷用マスクであって、
前記半田ペースト印刷用マスクは、複数の第１開口部が形成される金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部の周辺部分に積層され、前記第１マスク層の各第１開口部と同様の複数の第２開口部が形成されるゴム弾性を有する材料から成る前記第２マスク層とを有し、
前記第１マスク層の前記第２マスク層が積層されている側の表面には、金属製の突起が形成されることを特徴とする半田ペースト印刷用マスクである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、印刷時のスキージの印圧によって半田ペースト印刷用マスクの第２マスク層が弾性変形し、各第２開口部のマスク開口を縮小化する。これによって、第２マスク層の面方向の変形量は、第２開口部の開口サイズに関わらず同じ変形量となることから、大型部品用マスク開口の縮小率は小さく、微小部品用マスク開口の縮小率は大きくすることができる。
【００１９】
これにより、大型部品用ランド上には通常の半田体積量を印刷しつつ、微小部品用ランド上には微少量の半田体積量を印刷することができる。
【００２０】
また本発明によれば、適切なマスク開口の縮小率を実現するために第２マスク層の変形のための条件設定が必要であるが、マスク開口部周辺にのみゴム層を形成した場合、金属製の第１マスク層とプリント配線板との間に空間ができるため、第２マスク層は面方向の変形を拘束されず、より容易にマスク開口を縮小化することができ、半田ペースト印刷用マスクの第１マスク層の第２マスク層側に金属製の支持用突起を形成することによって、印圧をある一定以上の値に設定すれば、支持用突起によって第２マスク層の最大変形量が規定され、常に同じ変形量とすることができる。そして、半田ペースト印刷用マスクとプリント配線板との間に空間があるため、容易に半田ペースト印刷用マスクをプリント配線板から離すことができ、版離れの際に一定の速度での版離れが可能となるため、安定した半田印刷が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の一形態の半田ペースト印刷方法を説明するための断面図であり、図１（ａ）はプリント配線板２０上に半田ペースト印刷用マスクをランドに位置決めして配置した状態を示し、図１（ｂ）はプリント配線板２０に半田ペースト印刷用マスクを密着させて半田ペーストを供給した後、スキージ３０によって印圧を与えた状態を示し、図１（ｃ）はスキージ３０によって印圧を与えてスキージングした後の状態を示し、図１（ｄ）はスキージング後のゴム層１１の弾性回復力によって半田ペースト印刷用マスクがプリント配線板２０から離反する方向に変位した状態を示し、図１（ｅ）は半田ペースト印刷用マスクからプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す。また、本実施の形態の半田ペースト印刷方法を用いた印刷時の平面図を図２に示す。図１（ａ）〜図１（ｅ）は、図２の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面を示す。
【００２２】
本発明の半田ペースト印刷方法を実施するための半田ペースト印刷用マスクとして、本実施の形態の半田ペースト印刷用マスクが用いられる。この半田ペースト印刷用マスクは、第１マスク層である金属層１０の下の開口部周辺に、第２マスク層であるゴム層１１が形成され、支持用突起１２が形成されている半田ペースト印刷用マスクを使用した場合について述べる。なお、用いるマスクとしては金属層１０の上にゴム層１１が形成されていてもよく、ゴム層１１が全体に積層されていてもよく、あるいは支持用突起１２がない場合であってもよい。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、金属層１０とゴム層１１とから成る半田ペースト印刷用マスクの開口部１３，１４，１５をプリント配線板２０に形成された大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに合致するように位置決めして配置される。その後、図１（ｂ）に示すように、半田印刷用マスクをプリント配線板２０に密着させ、半田印刷用マスクの金属層１０側に半田ペースト３１を供給し、スキージ３０によって金属層１０およびゴム層１１に印圧３２を与えながらスキージングすることによって、図１（ｃ）に示すように、半田ペースト３１を大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１上に供給する。このとき、スキージ３０の印圧３２によって容易に変形するゴム層１１は図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、半田が開口部に供給される際に圧縮変形し、ゴム層１１の厚みは支持用突起１２の厚みまで減少し、ゴム層１１のマスク開口は縮小化されている。
【００２４】
そして、スキージ３０が金属層１０の上をスキージングし終えた後は、金属層１０およびゴム層１１に加わっていた印圧３２は除去されることになり、圧縮変形していたゴム層１１は、図１（ｄ）に示すように、元の厚みに戻る。このとき、印刷された半田ペーストはゴム層１１の厚みが元に戻ることによって大型部品用開口部２２、および微小部品用開口部２１に印刷・供給された半田ペーストはゴム層１１から剥離されるか、図１（ｄ）に示すように、ゴム層１１側に引き込まれることになる。
【００２５】
ここで、ゴム層１１の変形による印刷される半田ペーストの縮小率は、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１では、開口部体積の小さい微小部品用ランド２１の方が高い縮小率となる。これは、１枚の半田ペースト印刷用マスクで大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに、マスク厚みが異なる印刷を行った場合と同じ効果が得られることになり、各部品に必要な半田体積量の半田ペーストを印刷・供給できることになる。
【００２６】
次に、図１（ｅ）に示すように、プリント配線板２０を金属層１０とゴム層１１とから成る印刷マスクから版離れ３３を行う。このとき、微小部品用ランド２１に印刷された半田ペーストは、開口部も微小であり、開口部底面に対する開口部側面積が大きくなるため、開口部内に印刷された半田ペーストは通常抜けにくい。この印刷された半田ペーストの抜けやすさの指標Ｐは、以下の式で表される。
抜けやすさの指標Ｐ＝（開口部側面積）/（開口部底面積） …（１）
【００２７】
厳密に言うと、半田ペーストのチキソ性や、半田粒子の粒径等によって半田ペーストの抜けやすさも変化するが、マスク開口面積、マスク厚みによる影響が大きく、Ｐ値を抜けやすさの指標として取り扱うことができ、この数値Ｐが変わると、抜けやすさも劇的に変わることが判っており、Ｐ＝２．４以下であることが望ましい。しかし、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに必要半田体積量を印刷しようとした場合、１枚のマスクでは、微小部品用ランド２１部分のＰ値は、２．４を超えてしまう。例えば、大型部品用のマスク厚みを一般的な１２０μｍとしたとき、２１２５部品用の開口がランドサイズと同じ８００μｍ×１３００μｍであれば、Ｐ＝０．５であり、大型部品については抜けについて問題はない。
【００２８】
しかし、０４０２部品のランドを１６０μｍ×２００μｍ、左右ランド間隔を１５０μｍとして、０４０２部品用の開口が１００μｍ×２００μｍのとき、Ｐ＝３．６、必要印刷抜け率は５０〜６０％であり、開口１６０μｍ×２００μｍのとき、Ｐ＝２．７、必要印刷抜け率は３０〜４０％であり、開口を２００μｍ×２００μｍまで大きくすると、Ｐ＝２．４、必要印刷抜け率は２５〜３０％となる。
【００２９】
ここで、必要印刷抜け率とは、開口体積１００％に対し、半田ペースト何％を印刷したときに最適な半田体積量になるかを表しており、これよりも多すぎても少なすぎても不良を起こす原因につながる。単に開口を大きくすれば抜けやすくなるが、そうすると印刷される半田体積量が増えてしまい、ブリッジなどを起こしてしまうことになるため、開口サイズを広げないまま抜けやすくできれば最もよい。
【００３０】
本実施形態の印刷方法では、スキージ３０が通過した後に印圧３２が開放されることによって、半田ペーストがゴム層１１から剥離または半田ペーストがランド側に引き込まれることになり、開口厚みの半分の高さまで半田ペーストが引き込まれたとすると、マスク開口１００μｍ×２００μｍ、マスク厚み１２０μｍの場合、Ｐ値は金属層のみのマスクと比較して半分の約１．８となり、開口を広げることなく抜けやすい印刷が可能となる。
【００３１】
また、図２に示すように、マスク全体を印圧３２により変形させるため、スキージ３０の進行方向とは関係なく、すべてのマスク開口が印刷可能部分５０となるため、プリント配線板の電極配置に影響を与えることなく半田ペーストの印刷が可能となる。
【００３２】
本実施形態の半田ペースト印刷用マスクの代表的な断面図を、図３に示す。なお、ここでは、説明の便宜上、２つの開口部のみを示しているが、実際には印刷するプリント配線板の電極に応じた複数の開口部を有している。
【００３３】
半田ペースト印刷用マスクは、複数の開口が形成された第１マスク層である金属層１０と、前記金属層１０の開口部の周辺部分にだけ前記金属層１０と同様の開口部を有した前記第２マスク層であるゴム層１１とを有し、ゴム層１１が積層されている側の金属層１０上に、金属製の支持用突起１２が形成されている。
【００３４】
前記金属層１０に使用される材料としては、ステンレスが好ましく、また金属層１０上に形成されるゴム層１１の材料特性としては、ヤング率０．１〜１０ＭＰａであってポアソン比０．４〜０．５のゴム弾性を持つ可撓性および弾発性を有する材料が好ましく、ヤング率０．１〜１ＭＰａ、ポアソン比０．４５〜０．５の材料がより好ましい。
【００３５】
前記金属層１０の大きさに関しては、特に限定はないが、ゴム層１１の幅、金属層１０およびゴム層１１の厚みに関しては、印刷時に半田ペースト印刷用マスクに加わる印圧によって、変形するゴム層１１によるマスク開口縮小率と、各部品の必要半田体積量とから適切な値に設計する必要があり、金属層１０が１０μｍ〜１５０μｍ、ゴム層１１が１０〜２００μｍ程度であり、それらを積層したマスク全体の厚みは８０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００３６】
前記半田ペースト印刷用マスクの製造方法を図４（ａ）〜図４（ｅ）に示す。
まず、図４（ａ）に示すように、例えば厚さ８０μｍ程度の母材となる金属層１０を用意し、図４（ｂ）に示すように、この金属層１０に例えば厚さ８０μｍのゴム層１１を貼り付ける。このゴム層１１の貼り付けは、所定の接着剤を用いて貼り付けてもよく、あるいはその他の接着方法によって貼り付けてもよい。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、ドリル加工や、レーザ加工等の手法によって金属層１０とゴム層１１とに同時に開口部１５を設ける。開口部１５の大きさは、例えば１６０×２００μｍの長方形等である。ここで、プリント配線板の電極数に応じて開口部の数が増減するのはもちろんである。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すように、開口部周辺のゴム層１１以外の不要なゴム層１６を公知のサンドブラスト法などによって除去を行う。
【００３９】
そして、図４（ｅ）に示すように、前記不要なゴム層１６を除去した後に金属製の支持用突起１２を所定の接着剤等により貼り合わせる。この支持用突起１２は、初期金属層１０にゴム層１１を貼り合わせる前にエッチングまたは貼り合わせ等によって、形成しておいてもよい。
【００４０】
以上の工程を経ることによって、金属層１０とゴム層１１とから成る半田ペースト印刷用マスクが製造される。このような半田ペースト印刷用マスクの構成・工程によって、部品サイズに応じた必要半田体積量をプリント配線板上に印刷することができる。
【００４１】
（実施例）
次に、半田ペースト印刷用マスクを用いた半田ペーストの印刷方法の実施例について説明する。
【００４２】
図５はプリント配線板１０上の各場所Ａ〜Ｆのランドに印刷される半田ペーストの半田体積量ＶＡ〜ＶＦを模式的に示す斜視図である。前述した半田ペースト印刷用マスクの金属層１０にステンレスを用い、ゴム層１１にはヤング率０．３ＭＰａ、ポアソン比０．４８の信越化学社製シリコーンゴムＫＥ１２を用いて２層マスクとする。また、今回印刷する半田ペーストの半田粒子の体積含有率は５０％とし、半田を供給するランドとして、２１２５部品用ランドと、０４０２部品用ランドとを想定し、２１２５部品用ランドサイズを８００μｍ×１３００μｍ、左右ランド間隔は１０００μｍとし、０４０２部品用ランドサイズを１６０μｍ×２００μｍとし、左右ランド間隔は１８０μｍとする。
【００４３】
また、実装される部品のランドから部品電極までの距離である実装高さを１０μｍとし、各ランドに必要な半田体積量を、部品側面の部品電極の全高さの１/２〜全部まで半田ペーストが濡れあがったときの体積とした。なお、曲面は平面に近似して体積導出を行っている。具体的な必要半田体積量の算出方法については、表１の算出式ＶＡ〜ＶＦによって求める。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１の各計算式によって求めた各場所Ａ〜Ｆの必要半田体積量ＶＡ〜ＶＦを元に必要半田を印刷するための最適なマスク厚み等を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
この表２から、０４０２部品用の最適マスク厚みは６７μｍ〜８１μｍ、２１２５部品用の最適マスク厚みは１０２μｍ〜３０６μｍであり、これらを１枚のマスクで実現するのは不可能である。ここで言う最適マスク厚みは、印刷時抜け率７０％にて前記必要半田体積量を満たす場合の印刷マスク厚みと定義する。
【００４８】
そこで、本実施の形態の半田ペースト印刷用マスクと印刷方法とによって、上記範囲内にマスク厚みが変わるように条件設定を行う。具体的には、印圧、ゴム層１１の厚みと幅、および支持用突起１２の厚みを設定する。
【００４９】
まず、金属層１０の厚みを３３μｍとし、金属層１０に厚み７５μｍの支持用突起１２を設け、金属層１０に積層するゴム層１１は、厚み１５０μｍとし、マスク開口周辺１５０μｍ幅のみに積層したものとする。ここで、ゴム層１１のヤング率０．３ＭＰａに対し、印圧を０．１５ＭＰａとする。なお、この実施例では、支持用突起１２をマスクに設けているため、支持用突起１２の厚みを超えてマスクは変形しないので、印圧を０．１５ＭＰａ以上にしても構わない。印刷時にゴム層１１に印圧が与えられたときの鉛直方向の歪は０．５であり、ポアソン比は０．４８であることから、水平方向の歪は０．２４（＝０．５×０．４８）となる。ここで、ゴム層１１の幅は１５０μｍであることから、水平方向の歪の絶対量は３６μｍ（＝０．２４×１５０μｍ）となり、印刷時の開口部のゴム層は、短辺側および長辺側共に３６μｍ小さくなる。
【００５０】
これは、２１２５部品用ランド（８００μｍ×１３００μｍ）においては、開口縮小率が約５％（＝７５×（８００×１３００−（８００−３６）×（３００−３６））/（１０８×８００×１３００））であるが、０４０２部品用ランド（１６０μｍ×２００μｍ）においては、開口縮小率が約２５％（＝７５×（１６０×２００−（１６０−３６）×（２００−３６））/（１０８×１６０×２００)）となる。
【００５１】
この縮小率をマスク厚み方向の縮小と考えると、縮小されたときの厚みが前記最適な厚みとなるためには、図５の結果を元に、０４０２部品用の縮小前の最適マスク厚みは８９μｍ〜１０８μｍ、２１２５部品用の縮小前の最適マスク厚みは１０７μｍ〜３２２μｍとなり、１０７μｍ〜１０８μｍの２層印刷マスク厚みとすることによって、それぞれのランドに応じた必要半田体積量を一括で印刷することができる。
【００５２】
ここで、金属層１０の厚みを３３μｍ、ゴム層１１の厚みを１５０μｍとしているので、スキージの印圧３２が加わった状態でのマスク厚みを１０８μｍ（＝３３＋７５）とすることができ、支持用突起１２の厚みはゴム層１１の鉛直方向の歪が７５μｍとなるので、７５μｍ（＝１５０−７５）としている。この条件にて、横方向に開口が縮小されることによって、上記のような半田体積量の差が生まれるため、各種ランドに応じた必要半田体積量を印刷することができる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の半田ペースト印刷用マスクおよび半田ペースト印刷方法によれば、半田ペースト印刷用マスクのゴム層がスキージの印圧によって変形することによって、ランド配置に関わらず、大型部品用ランドおよび微小部品用ランドの形状および大きさに応じた最適な必要半田体積量を１工程の印刷によって一括供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の一形態の半田ペースト印刷用マスクを用いた半田ペースト印刷方法の手順を示す断面図であり、図１（ａ）はプリント配線板２０上に半田ペースト印刷用マスクをランドに位置決めして配置した状態を示し、図１（ｂ）はプリント配線板２０に半田ペースト印刷用マスクを密着させて半田ペーストを供給した後、スキージ３０によって印圧を与えた状態を示し、図１（ｃ）はスキージ３０によって印圧を与えてスキージングした後の状態を示し、図１（ｄ）はスキージング後のゴム層１１の弾性回復力によって半田ペースト印刷用マスクがプリント配線板２０から離反する方向に変位した状態を示し、図１（ｅ）は半田ペースト印刷用マスクからプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す図である。
【図２】半田ペースト印刷用マスクの平面図である。
【図３】半田ペースト印刷用マスクの断面図である。
【図４】半田ペースト印刷用マスクの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】各部品の必要半田体積量・必要マスク厚みを示す斜視図である。
【図６】従来のハーフエッチングマスクを用いた半田印刷方法を示す断面図であり、図６（ａ）はスキージングしたときの状態を示し、図６（ｂ）はプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す図である。
【図７】従来の半田ペースト印刷用マスクの平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 金属層
１１ ゴム層
１２ 支持用突起
２０ プリント配線板
２１ 微小部品用ランド
２２ 大型部品用ランド
３０ スキージ
３１ 半田ペースト
３２ 印圧
５０ 印刷可能部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田ペースト印刷方法およびそれ用いる半田ペースト印刷用マスクに関し、特にサイズの異なる各実装部品に必要な半田体積量を安定して１工程で供給するために好適に実施することができる半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末、モバイル機器などの小型薄型化・軽量化が急激に進んでおり、それに伴いチップ部品に関しても、１００５（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）サイズから０６０３（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）サイズへ、さらには０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）サイズへと小型化が進んでいる。しかし、電気的特性などが不適合となって、微小部品では実現不可能な部品は、３２１６（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ）サイズや２１２５（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ）サイズなどの大型部品を用いている。
【０００３】
このような理由によって、プリント配線板に実装される部品には、様々なサイズのものが含まれており、その半田接合部に適切な半田体積量は、部品ごとに異なる。そこで、実装時の不良率を低減させるため、また、半田接合部の信頼性を確保するために、各部品に対応した適切な半田体積量を部品ごとに安定して供給することが求められている。
【０００４】
上記課題を解決するために、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて、微小部品実装部分にのみ、半田ペーストを印刷した後に、微小部品用の半田ペーストが印刷された部分を避けるためのハーフエッチング溝を形成した３２１６サイズ等の大型部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて半田ペーストを印刷し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。
【０００５】
また、上記課題を解決するための他の従来技術では、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて基板全体に半田ペーストを印刷した後に、ディスペンサーによって大型部品の半田印刷部分に半田を再供給し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。
【０００６】
また、上記課題を解決するための他の従来技術では、図６（ａ）および図６（ｂ）ならびに図７に示すように、半田ペースト印刷用マスクの半田ペーストをスキージ３０によってスキージングする側に段差７を設けて、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１でマスクの厚みを変化させることによって、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は、図７の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面を示す。
【０００７】
さらに、上記課題を解決する他の従来技術では、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用金属マスクに、大型部品用の開口部周辺に大型部品に必要な半田体積量が印刷できるような厚みの樹脂製の層を形成し、印刷時のスキージの印圧によって、微小部品用の開口部周辺の金属マスクを弾性変形させ、微小部品に対応した必要半田体積量を印刷することによって、各部品に対応した半田体積量を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６６８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の各従来技術では、大型部品および微小部品の両方を混載する実装基板における各部品に対応した半田体積量を供給する場合に、下記に示すような問題ある。
【００１０】
０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて微小部品実装部分にのみ半田ペーストを印刷した後に、微小部品用の半田ペーストが印刷された部分を避けるためのハーフエッチング溝が形成され、３２１６サイズ等の大型部品に対応した厚みを持つ印刷用マスクを用いて半田ペーストを印刷し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法では、２回目の印刷時にすでに印刷された微小部品用の半田ペーストをスキージの印圧によって押しつぶしてしまったり、特に高密度に部品が実装される基板においては基板の反りやマスクの位置ずれによって半田ペーストとマスクとが接触してしまうため、安定した半田ペーストの供給が困難である。
【００１１】
また、さらに他の従来技術として、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用マスクを用いて基板全体に半田ペーストを印刷した後に、ディスペンサーによって大型部品の半田ペースト印刷部分に半田ペーストを再供給し、各部品に対応した半田体積量を供給する方法があるが、この方法では、前述の２回印刷による半田ペーストの供給方法の従来技術と同様に、半田ペーストの供給に２工程が必要になるため、半田ペーストの供給に要する時間がかかり、タクトタイム増加に伴う生産コスト増加や、新規設備導入等の問題が発生する。
【００１２】
図６に示した金属マスクの半田ペースト供給面に各部品の必要半田体積量に応じた段差７を設ける方法では、図７に示すように、スキージ３０の進行方向と平行な方向に大型部品用の開口と微小部品用の開口とがあり、スキージ３０が段差７に沿って移動できるように、段差の近辺に開口がない印刷可能部分５０のような場合は、ランドサイズに応じた必要半田体積量を供給することが可能である。しかし、スキージ３０の進行方向と垂直な方向に大型部品用の開口と微小部品用の開口とがある印刷不可能部分４０のような場合、スキージが段差に追従して移動できなくなる。
【００１３】
したがって印刷不可能部分４０上の半田ペースト３１を掻き取ることができず、安定した印刷を行うことが不可能となってしまう。大型部品用の開口と微小部品用の開口とがスキージ３０の進行方向の垂直方向に混在しないように基板を設計し、さらに隣接距離を大きくした場合は、各ランドサイズに応じた半田体積量の供給が実現可能であるが、大型部品と微小部品とが高密度でかつスキージの方向とは関係なく実装されるような基板には対応できず、現実的でない。
【００１４】
さらに、０４０２サイズ等の微小部品に対応した厚みを持つ半田ペースト印刷用金属マスクに、大型部品用の開口部周辺に大型部品に必要な半田体積量が印刷できるような厚みの樹脂製の層を形成し、印刷時のスキージの印圧によって、微小部品用の開口部周辺の金属マスクを弾性変形させ、微小部品に対応した必要半田体積量を印刷することによって、各部品に対応した半田体積量を供給する特許文献１の従来技術についても、上記と同様の問題点が挙げられ、大型部品と微小部品とが高密度でかつスキージの方向とは関係なく実装されるような基板においては、スキージの印圧によって微小開口部周辺の金属マスクを弾性変形させることができず、半田ペーストを安定して印刷することができないという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、各部品に必要な半田体積量を安定して１工程で供給することができる半田ペースト印刷方法および半田ペースト印刷用マスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、前記複数の電極に対応する位置で開口する第１開口部を有する金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部と同様な第２開口部を有し、ゴム弾性を有する材料から成る第２マスク層とを、前記プリント配線板と密着するように配置して、前記プリント配線板上に半田ペースト印刷用マスクを形成する工程と、
前記プリント配線板上に形成された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工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に供給された半田ペーストを、スキージによってスキージングし、スキージングの際にスキージから半田ペースト印刷用マスクに加わる圧力によって、前記第２マスク層を圧縮変形させて、第２開口部を縮小させた状態で半田ペーストを前記プリント配線板の各電極上に転写する工程と、
前記スキージングを終えた状態で、前記第２マスク層にスキージから加わえられた圧縮荷重を開放して、前記第２マスク層を初期の厚みに戻した状態で、前記プリント配線板を半田ペースト印刷用マスクから版離れさせる工程とを含むことを特徴とする半田ペースト印刷方法である。
【００１７】
また、本発明は、複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、半田ペーストを印刷するために用いられる半田ペースト印刷用マスクであって、
前記半田ペースト印刷用マスクは、複数の第１開口部が形成される金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部の周辺部分に積層され、前記第１マスク層の各第１開口部と同様の複数の第２開口部が形成されるゴム弾性を有する材料から成る前記第２マスク層とを有し、
前記第１マスク層の前記第２マスク層が積層されている側の表面には、金属製の突起が形成されることを特徴とする半田ペースト印刷用マスクである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、印刷時のスキージの印圧によって半田ペースト印刷用マスクの第２マスク層が弾性変形し、各第２開口部のマスク開口を縮小化する。これによって、第２マスク層の面方向の変形量は、第２開口部の開口サイズに関わらず同じ変形量となることから、大型部品用マスク開口の縮小率は小さく、微小部品用マスク開口の縮小率は大きくすることができる。
【００１９】
これにより、大型部品用ランド上には通常の半田体積量を印刷しつつ、微小部品用ランド上には微少量の半田体積量を印刷することができる。
【００２０】
また本発明によれば、適切なマスク開口の縮小率を実現するために第２マスク層の変形のための条件設定が必要であるが、マスク開口部周辺にのみゴム層を形成した場合、金属製の第１マスク層とプリント配線板との間に空間ができるため、第２マスク層は面方向の変形を拘束されず、より容易にマスク開口を縮小化することができ、半田ペースト印刷用マスクの第１マスク層の第２マスク層側に金属製の支持用突起を形成することによって、印圧をある一定以上の値に設定すれば、支持用突起によって第２マスク層の最大変形量が規定され、常に同じ変形量とすることができる。そして、半田ペースト印刷用マスクとプリント配線板との間に空間があるため、容易に半田ペースト印刷用マスクをプリント配線板から離すことができ、版離れの際に一定の速度での版離れが可能となるため、安定した半田印刷が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の一形態の半田ペースト印刷方法を説明するための断面図であり、図１（ａ）はプリント配線板２０上に半田ペースト印刷用マスクをランドに位置決めして配置した状態を示し、図１（ｂ）はプリント配線板２０に半田ペースト印刷用マスクを密着させて半田ペーストを供給した後、スキージ３０によって印圧を与えた状態を示し、図１（ｃ）はスキージ３０によって印圧を与えてスキージングした後の状態を示し、図１（ｄ）はスキージング後のゴム層１１の弾性回復力によって半田ペースト印刷用マスクがプリント配線板２０から離反する方向に変位した状態を示し、図１（ｅ）は半田ペースト印刷用マスクからプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す。また、本実施の形態の半田ペースト印刷方法を用いた印刷時の平面図を図２に示す。図１（ａ）〜図１（ｅ）は、図２の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面を示す。
【００２２】
本発明の半田ペースト印刷方法を実施するための半田ペースト印刷用マスクとして、本実施の形態の半田ペースト印刷用マスクが用いられる。この半田ペースト印刷用マスクは、第１マスク層である金属層１０の下の開口部周辺に、第２マスク層であるゴム層１１が形成され、支持用突起１２が形成されている半田ペースト印刷用マスクを使用した場合について述べる。なお、用いるマスクとしては金属層１０の上にゴム層１１が形成されていてもよく、ゴム層１１が全体に積層されていてもよく、あるいは支持用突起１２がない場合であってもよい。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、金属層１０とゴム層１１とから成る半田ペースト印刷用マスクの開口部１３，１４，１５をプリント配線板２０に形成された大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに合致するように位置決めして配置される。その後、図１（ｂ）に示すように、半田印刷用マスクをプリント配線板２０に密着させ、半田印刷用マスクの金属層１０側に半田ペースト３１を供給し、スキージ３０によって金属層１０およびゴム層１１に印圧３２を与えながらスキージングすることによって、図１（ｃ）に示すように、半田ペースト３１を大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１上に供給する。このとき、スキージ３０の印圧３２によって容易に変形するゴム層１１は図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、半田が開口部に供給される際に圧縮変形し、ゴム層１１の厚みは支持用突起１２の厚みまで減少し、ゴム層１１のマスク開口は縮小化されている。
【００２４】
そして、スキージ３０が金属層１０の上をスキージングし終えた後は、金属層１０およびゴム層１１に加わっていた印圧３２は除去されることになり、圧縮変形していたゴム層１１は、図１（ｄ）に示すように、元の厚みに戻る。このとき、印刷された半田ペーストはゴム層１１の厚みが元に戻ることによって大型部品用開口部２２、および微小部品用開口部２１に印刷・供給された半田ペーストはゴム層１１から剥離されるか、図１（ｄ）に示すように、ゴム層１１側に引き込まれることになる。
【００２５】
ここで、ゴム層１１の変形による印刷される半田ペーストの縮小率は、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１では、開口部体積の小さい微小部品用ランド２１の方が高い縮小率となる。これは、１枚の半田ペースト印刷用マスクで大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに、マスク厚みが異なる印刷を行った場合と同じ効果が得られることになり、各部品に必要な半田体積量の半田ペーストを印刷・供給できることになる。
【００２６】
次に、図１（ｅ）に示すように、プリント配線板２０を金属層１０とゴム層１１とから成る印刷マスクから版離れ３３を行う。このとき、微小部品用ランド２１に印刷された半田ペーストは、開口部も微小であり、開口部底面に対する開口部側面積が大きくなるため、開口部内に印刷された半田ペーストは通常抜けにくい。この印刷された半田ペーストの抜けやすさの指標Ｐは、以下の式で表される。
抜けやすさの指標Ｐ＝（開口部側面積）/（開口部底面積） …（１）
【００２７】
厳密に言うと、半田ペーストのチキソ性や、半田粒子の粒径等によって半田ペーストの抜けやすさも変化するが、マスク開口面積、マスク厚みによる影響が大きく、Ｐ値を抜けやすさの指標として取り扱うことができ、この数値Ｐが変わると、抜けやすさも劇的に変わることが判っており、Ｐ＝２．４以下であることが望ましい。しかし、大型部品用ランド２２と微小部品用ランド２１とに必要半田体積量を印刷しようとした場合、１枚のマスクでは、微小部品用ランド２１部分のＰ値は、２．４を超えてしまう。例えば、大型部品用のマスク厚みを一般的な１２０μｍとしたとき、２１２５部品用の開口がランドサイズと同じ８００μｍ×１３００μｍであれば、Ｐ＝０．５であり、大型部品については抜けについて問題はない。
【００２８】
しかし、０４０２部品のランドを１６０μｍ×２００μｍ、左右ランド間隔を１５０μｍとして、０４０２部品用の開口が１００μｍ×２００μｍのとき、Ｐ＝３．６、必要印刷抜け率は５０〜６０％であり、開口１６０μｍ×２００μｍのとき、Ｐ＝２．７、必要印刷抜け率は３０〜４０％であり、開口を２００μｍ×２００μｍまで大きくすると、Ｐ＝２．４、必要印刷抜け率は２５〜３０％となる。
【００２９】
ここで、必要印刷抜け率とは、開口体積１００％に対し、半田ペースト何％を印刷したときに最適な半田体積量になるかを表しており、これよりも多すぎても少なすぎても不良を起こす原因につながる。単に開口を大きくすれば抜けやすくなるが、そうすると印刷される半田体積量が増えてしまい、ブリッジなどを起こしてしまうことになるため、開口サイズを広げないまま抜けやすくできれば最もよい。
【００３０】
本実施形態の印刷方法では、スキージ３０が通過した後に印圧３２が開放されることによって、半田ペーストがゴム層１１から剥離または半田ペーストがランド側に引き込まれることになり、開口厚みの半分の高さまで半田ペーストが引き込まれたとすると、マスク開口１００μｍ×２００μｍ、マスク厚み１２０μｍの場合、Ｐ値は金属層のみのマスクと比較して半分の約１．８となり、開口を広げることなく抜けやすい印刷が可能となる。
【００３１】
また、図２に示すように、マスク全体を印圧３２により変形させるため、スキージ３０の進行方向とは関係なく、すべてのマスク開口が印刷可能部分５０となるため、プリント配線板の電極配置に影響を与えることなく半田ペーストの印刷が可能となる。
【００３２】
本実施形態の半田ペースト印刷用マスクの代表的な断面図を、図３に示す。なお、ここでは、説明の便宜上、２つの開口部のみを示しているが、実際には印刷するプリント配線板の電極に応じた複数の開口部を有している。
【００３３】
半田ペースト印刷用マスクは、複数の開口が形成された第１マスク層である金属層１０と、前記金属層１０の開口部の周辺部分にだけ前記金属層１０と同様の開口部を有した前記第２マスク層であるゴム層１１とを有し、ゴム層１１が積層されている側の金属層１０上に、金属製の支持用突起１２が形成されている。
【００３４】
前記金属層１０に使用される材料としては、ステンレスが好ましく、また金属層１０上に形成されるゴム層１１の材料特性としては、ヤング率０．１〜１０ＭＰａであってポアソン比０．４〜０．５のゴム弾性を持つ可撓性および弾発性を有する材料が好ましく、ヤング率０．１〜１ＭＰａ、ポアソン比０．４５〜０．５の材料がより好ましい。
【００３５】
前記金属層１０の大きさに関しては、特に限定はないが、ゴム層１１の幅、金属層１０およびゴム層１１の厚みに関しては、印刷時に半田ペースト印刷用マスクに加わる印圧によって、変形するゴム層１１によるマスク開口縮小率と、各部品の必要半田体積量とから適切な値に設計する必要があり、金属層１０が１０μｍ〜１５０μｍ、ゴム層１１が１０〜２００μｍ程度であり、それらを積層したマスク全体の厚みは８０μｍ〜２００μｍ程度である。
【００３６】
前記半田ペースト印刷用マスクの製造方法を図４（ａ）〜図４（ｅ）に示す。
まず、図４（ａ）に示すように、例えば厚さ８０μｍ程度の母材となる金属層１０を用意し、図４（ｂ）に示すように、この金属層１０に例えば厚さ８０μｍのゴム層１１を貼り付ける。このゴム層１１の貼り付けは、所定の接着剤を用いて貼り付けてもよく、あるいはその他の接着方法によって貼り付けてもよい。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、ドリル加工や、レーザ加工等の手法によって金属層１０とゴム層１１とに同時に開口部１５を設ける。開口部１５の大きさは、例えば１６０×２００μｍの長方形等である。ここで、プリント配線板の電極数に応じて開口部の数が増減するのはもちろんである。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すように、開口部周辺のゴム層１１以外の不要なゴム層１６を公知のサンドブラスト法などによって除去を行う。
【００３９】
そして、図４（ｅ）に示すように、前記不要なゴム層１６を除去した後に金属製の支持用突起１２を所定の接着剤等により貼り合わせる。この支持用突起１２は、初期金属層１０にゴム層１１を貼り合わせる前にエッチングまたは貼り合わせ等によって、形成しておいてもよい。
【００４０】
以上の工程を経ることによって、金属層１０とゴム層１１とから成る半田ペースト印刷用マスクが製造される。このような半田ペースト印刷用マスクの構成・工程によって、部品サイズに応じた必要半田体積量をプリント配線板上に印刷することができる。
【００４１】
（実施例）
次に、半田ペースト印刷用マスクを用いた半田ペーストの印刷方法の実施例について説明する。
【００４２】
図５はプリント配線板１０上の各場所Ａ〜Ｆのランドに印刷される半田ペーストの半田体積量ＶＡ〜ＶＦを模式的に示す斜視図である。前述した半田ペースト印刷用マスクの金属層１０にステンレスを用い、ゴム層１１にはヤング率０．３ＭＰａ、ポアソン比０．４８の信越化学社製シリコーンゴムＫＥ１２を用いて２層マスクとする。また、今回印刷する半田ペーストの半田粒子の体積含有率は５０％とし、半田を供給するランドとして、２１２５部品用ランドと、０４０２部品用ランドとを想定し、２１２５部品用ランドサイズを８００μｍ×１３００μｍ、左右ランド間隔は１０００μｍとし、０４０２部品用ランドサイズを１６０μｍ×２００μｍとし、左右ランド間隔は１８０μｍとする。
【００４３】
また、実装される部品のランドから部品電極までの距離である実装高さを１０μｍとし、各ランドに必要な半田体積量を、部品側面の部品電極の全高さの１/２〜全部まで半田ペーストが濡れあがったときの体積とした。なお、曲面は平面に近似して体積導出を行っている。具体的な必要半田体積量の算出方法については、表１の算出式ＶＡ〜ＶＦによって求める。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１の各計算式によって求めた各場所Ａ〜Ｆの必要半田体積量ＶＡ〜ＶＦを元に必要半田を印刷するための最適なマスク厚み等を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
この表２から、０４０２部品用の最適マスク厚みは６７μｍ〜８１μｍ、２１２５部品用の最適マスク厚みは１０２μｍ〜３０６μｍであり、これらを１枚のマスクで実現するのは不可能である。ここで言う最適マスク厚みは、印刷時抜け率７０％にて前記必要半田体積量を満たす場合の印刷マスク厚みと定義する。
【００４８】
そこで、本実施の形態の半田ペースト印刷用マスクと印刷方法とによって、上記範囲内にマスク厚みが変わるように条件設定を行う。具体的には、印圧、ゴム層１１の厚みと幅、および支持用突起１２の厚みを設定する。
【００４９】
まず、金属層１０の厚みを３３μｍとし、金属層１０に厚み７５μｍの支持用突起１２を設け、金属層１０に積層するゴム層１１は、厚み１５０μｍとし、マスク開口周辺１５０μｍ幅のみに積層したものとする。ここで、ゴム層１１のヤング率０．３ＭＰａに対し、印圧を０．１５ＭＰａとする。なお、この実施例では、支持用突起１２をマスクに設けているため、支持用突起１２の厚みを超えてマスクは変形しないので、印圧を０．１５ＭＰａ以上にしても構わない。印刷時にゴム層１１に印圧が与えられたときの鉛直方向の歪は０．５であり、ポアソン比は０．４８であることから、水平方向の歪は０．２４（＝０．５×０．４８）となる。ここで、ゴム層１１の幅は１５０μｍであることから、水平方向の歪の絶対量は３６μｍ（＝０．２４×１５０μｍ）となり、印刷時の開口部のゴム層は、短辺側および長辺側共に３６μｍ小さくなる。
【００５０】
これは、２１２５部品用ランド（８００μｍ×１３００μｍ）においては、開口縮小率が約５％（＝７５×（８００×１３００−（８００−３６）×（３００−３６））/（１０８×８００×１３００））であるが、０４０２部品用ランド（１６０μｍ×２００μｍ）においては、開口縮小率が約２５％（＝７５×（１６０×２００−（１６０−３６）×（２００−３６））/（１０８×１６０×２００)）となる。
【００５１】
この縮小率をマスク厚み方向の縮小と考えると、縮小されたときの厚みが前記最適な厚みとなるためには、図５の結果を元に、０４０２部品用の縮小前の最適マスク厚みは８９μｍ〜１０８μｍ、２１２５部品用の縮小前の最適マスク厚みは１０７μｍ〜３２２μｍとなり、１０７μｍ〜１０８μｍの２層印刷マスク厚みとすることによって、それぞれのランドに応じた必要半田体積量を一括で印刷することができる。
【００５２】
ここで、金属層１０の厚みを３３μｍ、ゴム層１１の厚みを１５０μｍとしているので、スキージの印圧３２が加わった状態でのマスク厚みを１０８μｍ（＝３３＋７５）とすることができ、支持用突起１２の厚みはゴム層１１の鉛直方向の歪が７５μｍとなるので、７５μｍ（＝１５０−７５）としている。この条件にて、横方向に開口が縮小されることによって、上記のような半田体積量の差が生まれるため、各種ランドに応じた必要半田体積量を印刷することができる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の半田ペースト印刷用マスクおよび半田ペースト印刷方法によれば、半田ペースト印刷用マスクのゴム層がスキージの印圧によって変形することによって、ランド配置に関わらず、大型部品用ランドおよび微小部品用ランドの形状および大きさに応じた最適な必要半田体積量を１工程の印刷によって一括供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の一形態の半田ペースト印刷用マスクを用いた半田ペースト印刷方法の手順を示す断面図であり、図１（ａ）はプリント配線板２０上に半田ペースト印刷用マスクをランドに位置決めして配置した状態を示し、図１（ｂ）はプリント配線板２０に半田ペースト印刷用マスクを密着させて半田ペーストを供給した後、スキージ３０によって印圧を与えた状態を示し、図１（ｃ）はスキージ３０によって印圧を与えてスキージングした後の状態を示し、図１（ｄ）はスキージング後のゴム層１１の弾性回復力によって半田ペースト印刷用マスクがプリント配線板２０から離反する方向に変位した状態を示し、図１（ｅ）は半田ペースト印刷用マスクからプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す図である。
【図２】半田ペースト印刷用マスクの平面図である。
【図３】半田ペースト印刷用マスクの断面図である。
【図４】半田ペースト印刷用マスクの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】各部品の必要半田体積量・必要マスク厚みを示す斜視図である。
【図６】従来のハーフエッチングマスクを用いた半田印刷方法を示す断面図であり、図６（ａ）はスキージングしたときの状態を示し、図６（ｂ）はプリント配線板２０を版離れさせた状態を示す図である。
【図７】従来の半田ペースト印刷用マスクの平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 金属層
１１ ゴム層
１２ 支持用突起
２０ プリント配線板
２１ 微小部品用ランド
２２ 大型部品用ランド
３０ スキージ
３１ 半田ペースト
３２ 印圧
５０ 印刷可能部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、前記複数の電極に対応する位置で開口する第１開口部を有する金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部と同様な第２開口部を有し、ゴム弾性を有する材料から成る第２マスク層とを、前記プリント配線板と密着するように配置して、前記プリント配線板上に半田ペースト印刷用マスクを形成する工程と、
前記プリント配線板上に形成された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工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に供給された半田ペーストを、スキージによってスキージングし、スキージングの際にスキージから半田ペースト印刷用マスクに加わる圧力によって、前記第２マスク層を圧縮変形させて、第２開口部を縮小させた状態で半田ペーストを前記プリント配線板の各電極上に転写する工程と、
前記スキージングを終えた状態で、前記第２マスク層にスキージから加わえられた圧縮荷重を開放して、前記第２マスク層を初期の厚みに戻した状態で、前記プリント配線板を半田ペースト印刷用マスクから版離れさせる工程とを含むことを特徴とする半田ペースト印刷方法。
【請求項２】
複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、半田ペーストを印刷するために用いられる半田ペースト印刷用マスクであって、
前記半田ペースト印刷用マスクは、複数の第１開口部が形成される金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部の周辺部分に積層され、前記第１マスク層の各第１開口部と同様の複数の第２開口部が形成されるゴム弾性を有する材料から成る前記第２マスク層とを有し、
前記第１マスク層の前記第２マスク層が積層されている側の表面には、金属製の突起が形成されることを特徴とする半田ペースト印刷用マスク。
【請求項１】
複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、前記複数の電極に対応する位置で開口する第１開口部を有する金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部と同様な第２開口部を有し、ゴム弾性を有する材料から成る第２マスク層とを、前記プリント配線板と密着するように配置して、前記プリント配線板上に半田ペースト印刷用マスクを形成する工程と、
前記プリント配線板上に形成された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工程と、
前記半田ペースト印刷用マスク上に供給された半田ペーストを、スキージによってスキージングし、スキージングの際にスキージから半田ペースト印刷用マスクに加わる圧力によって、前記第２マスク層を圧縮変形させて、第２開口部を縮小させた状態で半田ペーストを前記プリント配線板の各電極上に転写する工程と、
前記スキージングを終えた状態で、前記第２マスク層にスキージから加わえられた圧縮荷重を開放して、前記第２マスク層を初期の厚みに戻した状態で、前記プリント配線板を半田ペースト印刷用マスクから版離れさせる工程とを含むことを特徴とする半田ペースト印刷方法。
【請求項２】
複数の電極および配線パターンを備えるプリント配線板上に、半田ペーストを印刷するために用いられる半田ペースト印刷用マスクであって、
前記半田ペースト印刷用マスクは、複数の第１開口部が形成される金属製の第１マスク層と、前記第１マスク層の各第１開口部の周辺部分に積層され、前記第１マスク層の各第１開口部と同様の複数の第２開口部が形成されるゴム弾性を有する材料から成る前記第２マスク層とを有し、
前記第１マスク層の前記第２マスク層が積層されている側の表面には、金属製の突起が形成されることを特徴とする半田ペースト印刷用マスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８３７９１（Ｐ２００９−２８３７９１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３５９９８（Ｐ２００８−１３５９９８）
【出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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