CN1094420C - 网板印刷装置及网板印刷方法 - Google Patents

Abstract

一种能提高焊膏拔版性能的网板印刷装置。包括在网板掩模3上面滑动的涂刷器12，支承印刷线路板4的吸附台51，使支承在吸附台51上的印刷线路板4上侧面高度相对掩模板2作升降的升降装置，对升降装置进行控制、从而使在用涂刷器12在线路图形孔2a中填充焊膏13后的印刷线路板4与掩模板的分离动作的分离速度V按由以V＝0开始、中间具有V≠0的中间值且以V＝0结束的多个动作图形组合而成的速度图形进行的控制部。

Description

网板印刷装置 及网板印刷方法

本发明涉及在印刷线路板上涂敷电子元件软钎焊用焊膏的焊膏网板印刷装置及网板印刷方法。

在印刷线路板上对集成电路、大规模集成电路、电容器片、电阻片等电子元件进行表面安装之前，要通过网板印刷装置在印刷线路板线路图电极处涂敷电子元件软钎焊用焊膏。

这种网板印刷装置一般如日本发明专利公开1992年第65243号公报中所示的那样，通过使印刷线路板靠近印网掩模的下面而使涂刷器在印网掩模上面滑动，使焊膏通过印网掩模上所开的线路图形孔并涂敷在印刷线路板上的规定部位。

图9为传统网板印刷装置的正视图，表示按传统网板印刷装置在印刷线路板上涂敷焊膏的情况。印网掩模1系把掩模板2装设在框式支架3下面而构成。印刷线路板4放置在工作台5上。工作台5的两侧部装有螺母6a、6b，螺母6a、6b与垂直进给丝杆7a、7b拧合。另一方面进给丝杆7a由马达8驱动而回转。进给丝杆7a、7b上装有同步皮带轮9a、9b，同步皮带轮9a、9b上装有同步皮带10。11为进给丝杆7b的轴承。

马达8一驱动，则带动一个进给丝杆7a回转，同时又通过同步皮带轮9a、9b和同步皮带10把这个回转运动传递到进给丝杆7b；由于两个进给丝杆7a、7b的同步转动，工作台5和印刷线路板4即相对于掩模板2作升降运动。12为在掩模板2上滑动的涂刷器，13为涂敷在印刷线路板上的焊膏。

以下说明动作过程。马达8正转则印刷线路板4上升并使印刷线路板4的上侧面紧靠在掩模板2的下侧面。然后通过图外的驱动装置使涂刷器12在掩模板2上向左面滑动，焊膏13通过掩模板2上所开的线路图形孔(图中未示)涂敷在印刷线路板4的上面。接下来通过使马达8反转而使印刷线路板4下降并与掩模板2分开，焊膏13的涂敷工序结束。

以往在进行上述焊膏13的涂敷过程中，掩模板2与印刷线路板4的上侧面要保证一定的间隙(一般称为“Snap off”)。然而随着电子元件引线间距的日益变窄，这种间隙正在逐渐变小，近年来发展到间隙为零，即在使印刷线路板4的上面紧靠在掩模板2的下面情况下进行焊膏13的涂敷。

但是，若如上所述在使印刷线路板4的上面紧靠在掩模板2下面进行焊膏13的涂敷，当使印刷线路板4下降并与掩模板2分开时，存在着涂敷在印刷线路板4上的焊膏13容易产生变形的问题。以下参照图10说明变形的产生原因。图10(a)～(c)为传统的网板印刷装置的动作说明图。

图10(a)所示为涂刷器12滑动结束、刚涂敷焊膏后的状态。由于涂刷器12的滑动而使焊膏13填充在掩模板2的线路图形孔中，因其粘着力，掩模板2的下侧面粘附在印刷线路板4的上侧面。接下来马达8反转而使印刷线路板4下降，掩模板2由于焊膏13的粘着力而粘附在印刷线路板4上，故由于本身的弹性而慢慢地向下方弯曲(参见图10(b))。如图10(c)所示，当印刷线路板4进一步下降时，则掩模板2一下子从印刷线路板4剥离并因本身的弹性力回复到图中实线所示水平状态。因此掩模板2采用象不锈钢板那样具有弹性的可挠性金属薄板制成。

在以上使印刷线路板4下降并使印刷线路板4与掩模板2分离的过程中，由于掩模板2是在印刷线路板4已下降到一定程度时因本身的弹性一下子与印刷线路板4分离的，线路图形孔中的焊膏13因此时的冲击而被扰乱或剩了下来，从而产生在印刷线路板4上的焊膏13的变形。

图11示出了采用传统的网板印刷装置涂敷的焊膏的例子。图11中左侧焊膏13b为优良品，而右侧焊膏13c是因前述原因而变形的不良品，此例中是其边缘部不必要地向上突出。用这种产生了变形的焊膏13c，使电子元件的引线难以正确带有钎焊料。这种拔版性能的恶化在用微小间距线路图形孔以微小间距进行焊膏涂敷的情况下比较明显，当把较窄间距引线的电子元件在印刷线路板上进行表面安装时特别成问题。

以上不过是以印刷线路板4相对于印网掩模1作升降运动的网板印刷装置为例来对传统的情况作了说明；对于印网掩模相对于印刷线路板作升降运动方式的网板印刷装置也存在与前述情况同样的问题。

因此本发明的目的在于，提供一种能消解在印刷线路板与掩模板分离时焊膏变形的焊膏网板印刷装置。

本发明的网板印刷装置包括在印网掩模的掩模板的上面滑动的涂刷器、支承印刷线路板的基片支承部、使基片支承部所支承的线路板上侧面的高度对于掩模板作相对升降运动的升降装置，以及按照印刷线路板与掩模板的相对速度为v、时间为t的v-t图中，由从v＝0开始，经v为不等于零的中间值而以v＝0结束的微小动作图形组合而成的速度图形对升降装置进行控制的控制部。

通过上述组成，印刷线路板和掩模板经多次重复移动和停止而慢慢地分离。在这个过程中靠掩模板线路图形孔内壁面的焊膏的钎焊料粒子间重复产生偏移及停止，从而降低了该部分焊膏的粘度。由于这个原因，焊膏对于线路图形孔内壁面的粘着力变弱，从而容易从线路图形孔内脱落。这样即可解决拔板时的焊膏变形问题。

以下对附图作简单说明。

图1是本发明的一个实施例中网板印刷装置的立体图；

图2是本发明的一个实施例中网板印刷装置的基片定位部的主视图；

图3是本发明的一个实施例中速度图形的示例图；

图4是本发明的一个实施例中速度图形的示例图；

图5是本发明的一个实施例中速度图形的示例图；

图6是本发明的一个实施例中速度图形的示例图；

图7是示出本发明的一个实施例中的焊膏粘度特性的图表；

图8是本发明的一个实施例中掩模板与印刷线路板分离动作的说明图；

图9是传统的网板印刷装置的主视图；

图10(a)、(b)、(c)是传统的网板印刷装置的动作说明图；

图11是采用传统的网板印刷装置涂敷焊膏的示例图。

以下结合附图说明本发明的实施例。对于与表示传统网板印刷装置的图8—图10中构成要素同样的构成要素采用同一符号，故说明从略。图1为本发明的一个实施例中网板印刷装置的主体图。

图1中，14为底座，20为印刷线路板4定位用的基片定位部。对于基片定位部20，后面将参照图2作详细介绍。70为支承未图示的网板箱中的印网掩模2的掩模支承部。在掩模支承部70中，71、72是两根由竖立设置在底座14上的支柱73支承的沿Y方向相向的掩模导向架；在掩模导向架71上转动自如地枢支有向Y方向延伸、由马达71a带动而转动的进给丝杆75，该进给丝杆75上装有与支承两个涂刷架12升降自如的支承板77连接为一体的进给螺母76。而支承板77则被安装成可在掩模导向架71、72的上面沿Y方向自由滑动。因此，若驱动气缸78中的一个使涂刷器12中的一个下降，并驱动马达71a，则可使掩模板2上的涂刷器12朝箭头M1方向或箭头M2方向滑动。

下面结合图2说明基片定位部20。图2是本发明的一个实施例中网板印刷装置的基片定位部的主视图。在图2中，21是如图1所示装在底座14上、由X马达22驱动的X工作台；23是装在X工作台21上、由Y马达24驱动的Y工作台。25是转动自由地枢支在安装于Y工作台23上的板23a上的第一进给丝杆，26是被同样枢支、与第一进给丝杆25具有相同螺纹的第二进给丝杆。在第一进给丝杆25和第二进给丝杆26的下部分别装有同步皮带轮27和同步皮带轮28，在同步皮带轮27和同步皮带轮28上装有同步皮带29。在第一进给丝杆25和第二进给丝杆26的上部螺纹接合有进给螺母30，该进给螺母30由第1升降板31支承，相对第一升降板31能自由回转但不能升降。而固定在板23a下面的第一Z马达32的动力通过齿轮系33可传动到第一进给丝杆25。这样，在驱动第一Z马达32时，通过齿轮系33、同步皮带轮27、同步皮带29、同步皮带轮28，即能使第一进给丝杆25、第二进给丝杆26转动，从而使第一升降板31沿箭头N1方向升降。

第一升降板31上竖立设有升降导轮34和升降导柱35，在升降导柱34的上部固定有第一支承台36，与此同时在升降导柱35的上部固定有第二支承台37。而在第一支承台36的上部装有一个沿箭头N3方向自由滑动的夹持台38。此夹持台38的上侧面和第二支承台37的上侧面具有作为掩模板2的下托部的功能并位于同一水平面。而在图2中第一支承台36的左面，固定有滑动缸39，并使杆40朝向图2的左方，杆40的前端通过连杆41与夹持台38的图2左部连接。因而当驱动滑动缸39使杆40伸进伸出时，即可使夹持台38沿箭头N3方向移动，这样就可以分合自如地对在夹持台38与第一支承台37之间的印刷线路板4的侧部进行夹紧。也就是说夹持台38和第二支承台37即是相应的夹紧装置。还有，沿垂直于图2纸面方向搬运印刷线路板4的传送带42、传送带43被设置在第一支承台36和第二支承台37的相对部分处。

在升降导柱34和升降导柱35上通过轴承45使第二升降板44沿箭头N2方向升降自如地被导向，而进给螺母46则转动自如地枢支在第一升降板31上。通过齿轮系48使进给螺母46转动的第二Z马达47被固定在第一升降板31的下部，进给螺母46中接合有上部通过轴承50被第二升降板44回转自由地支承的第三进给丝杆49。而第二升降板的上面，在印刷线路板4的正下方位置处固定着装有吸附印刷线路板4的下侧面的吸引管52的吸附台51。因而当驱动第二Z马达47时，可通过齿轮系48使进给螺母46及第三进给丝杆49转动，并可进而使第二升降板44及吸附台51相对于第一升降板31沿箭头N2方向升降。

因此在本实施例中，吸附台51相对于支承印刷线路板4的基片支承部。而第一Z马达32、齿轮系33、同步皮带轮27、同步皮带29、同步皮带轮28、第一进给丝杆25、第二进给丝杆26、第二Z马达47、齿轮系48、第三进给丝杆49、进给螺母46则相当于使作为基片支承部的吸附台51上支承的印刷线路板4上侧面的高度对于掩模板2作相对升降的升降装置。而且在本实施例中是使掩模板2不动而通过升降装置使印刷线路板4侧升降，但本发明的技术方案也包括使印刷线路板4不动而通过升降装置使掩模板2升降的装置。

在图2中，60是对在以印刷线路板4和掩模板2的分离速度为v、时间为t的v-t线图中从v＝0开始、中途为v不等于零的中间值，而以v＝0结束的由许多个动作图形组合而成的速度图形(后面详述)加以记忆的RAM(随机存取存储器)等的速度图形存储部。而作为这种动作图形，除本实施例中采用的梯形图外，也可采取从v＝0开始、中间为v不等于零的中间值而以v＝0结束的三角图形。61、62为分别驱动第一Z马达32、第二Z马达47的驱动器等组成的驱动部，63为参照速度图形存储部60、向驱动部61、62输出指令从而控制第一Z马达32、第二Z马达47的CPU(中央处理装置)等的控制部。

图3所示为速度图形的第一例，在本例中同一动作图形P1系连续重复进行。最初的动作图形P1为梯形图，即分离速度V为：开始时V＝0，t₁～t₂时为V＝V1的中间值，t₃时为v＝0。设定为在一个动作图形过程中，掩模板2和印刷线路板4分离约几十微米至几百微米左右。

本发明的网板印刷装置的一个实施例的构成情况如上所述，以下结合图2、图7、图8(a)～(c)说明其动作过程。

首先通过传送带42、43把印刷线路板4搬运到吸附台51的上方，驱动第二Z马达使吸附台51上升，并通过吸引管52吸附并保持印刷线路板，并使印刷线路板的上侧面升高到与第二支承台37的上侧面以及夹持台38的上侧面的高度相一致。然后驱动X马达22、Y马达24使印刷线路板4在掩模板2上定位，驱动第一Z马达32使印刷线路板4的上侧面紧靠掩模板2的下侧面。其后如图8所示使涂刷器12在掩模板2的上面移动并使掩模板2上的焊膏13填充到线路图形孔2a内。

一俟向掩模板2的线路图形孔2a内的焊膏13填充完成，控制部63即读出存储在速度图形存储部60中的速度图形(参照图3)，通过驱动部61驱动第一Z马达32，使印刷线路板4离开掩模板的下侧面。图8(b)表示此时的状态。焊膏13是把直径为几十微米左右的钎焊料粒子混合在熔剂中制成的，因此当以图3所示的速度图形使印刷线路板4下降时，线路图形孔2a中靠内壁面的钎焊料粒子间产生相对偏移(剪切)，也就是说产生偏移速度ν(或剪切速度ν)。

图7是示出焊膏中产生的偏移速度ν与粘度η关系的特性图。已知焊膏13在钎焊料粒子间产生偏移速度时粘度降低，而粘度一旦降低则不经过一定时间不能复元。这种性质称为搅溶性，通过象上面那样使印刷线路板14断续下降，在线路图形孔2a附近的焊膏13a中即产生偏移速度ν，从而使粘度η降低。具体来说，在图7中，若设焊膏13刚填充在线路图形孔2a中后的粘度η为η1，在第一次动作图形P1中内壁面附近的焊膏13a中产生偏移速度ν，其粘度沿曲线ml降低到η2。当印刷线路板4停止时粘度上升为η3，但由于下一个动作图形P2接踵而来而产生偏移速度ν，故粘度沿曲线m2降低至η4并依次降低到η6。在传统的方法中，由于印刷线路板4是一下子下降而没有停止过程的，因此在线路图形孔2a的内壁面附近的焊膏13a中不能产生有效的偏移速度ν，也就不能降低焊膏13的粘度，从而产生印刷不良的情况。

图8(c)所示为分离结束后的焊膏13的状态。在本方法中，由于线路图形孔2a中央部分的焊膏13粘度不变而只是使靠近内壁面的焊膏13a的粘度降低，不必担心在印刷线路板4上印刷的焊膏出现下垂变形的情况，因而能使焊膏13以极良好的状态进行印刷。

图4所示为速度图形的第二例，在本例中，中间值为正值V2的动作图形P2与中间值为负值V3的动作图形P3交错重复。在这种情况下除第一例中所述效果外，因为印刷线路板4不仅向下方移动而且还向上方移动，可使粘度η进一步降低，从而提高焊膏13的拔版性能。

图5所示为速度图形的第三例。在本例中，第一个动作图形P4的中间值很大，而且加速度也很大。在这种情况下，当升降装置刚开始驱动后即在焊膏13的粘度η尚很大时，使速度V剧烈变化而使线路图形孔2a中靠近内壁面的焊膏13a受到一定程度的冲击，从而能使粘度η一下子降低因而情况为佳。而且在第三例中，各动作图形P4～P8中的移动距离是一定的，第二个以后的移动图形P5～P8的中间值是慢慢上升的。

图6所示为速度图形的第四例。在本例中是把中间值带负值的动作图形加到第三例上。

采用本发明的网板印刷装置及网板印刷方法由于在把掩模板和印刷线路板分离过程中使分离速度几次为零，故在掩模板的线路图形孔内壁面附近的焊膏中受到偏移速度集中作用而使粘度降低，因而可提高焊膏的拔版性能，使印刷线路板上印刷的焊膏避免变形。

Claims (11)

1.一种网板印刷装置，其特征在于该装置包括：开设有线路图形孔的掩模板；支承印刷线路板的基片支承部；为使所述印刷线路板的上侧面与所述掩模板的下侧面接触和分离而使所述基片支承部与所述掩模板作相对升降的升降装置；在所述印刷线路板的上侧面紧靠在所述掩模板的下侧面的状态下在所述掩模板上移动并把所述掩模上的焊膏填充到所述线路图形孔中的涂刷器；在所述线路图形孔中填入焊膏后，用由所述印刷线路板与所述掩模板的分离速度V为开始时V＝0、中途具有V不等于零的中间值、结束时V＝0的多个动作图形组合而成的速度图形，来进行使所述印刷线路板与所述掩模板分离的动作的对所述升降装置进行控制的控制部。

2.如权利要求1所述的网板印刷装置，其特征在于所述速度图形由多个同样的动作图形组成。

3.如权利要求1所述的网板印刷装置，其特征在于所述速度图形由多个不同的动作图形组成。

4.如权利要求1所述的网板印刷装置，其特征在于所述速度图形系中间值为正值的动作图形与中间值为负值的动作图形交错重复组成的图形。

5.如权利要求1所述的网板印刷装置，其特征在于所述速度图形为第一个动作图形的中间值大于第二个动作图形的中间值。

6.如权利要求1所述的网板印刷装置，其特征在于，所述升降装置系使所述基片支承部相对于所述掩模板升降。

7.一种网板印刷方法，其特征在于该方法包括把印刷电路板定位在已形成有线路图形孔的掩模板的下面并使之接触的第一步骤，使涂刷器在所述掩模板上移动并将焊膏填充在所述线路图形孔中的第二步骤，使所述印刷线路板与所述掩模板分离的第三步骤。所述第三步骤按照由所述掩模板与所述印刷线路板的分离速度V为以V＝0开始、其中间具有V为不等于零的中间值并以V＝0结束的多个动作图形组合而成的速度图形进行。

8.如权利要求7所述的网板印刷方法，其特征在于所述速度图形由多个同样的动作图形组成。

9.如权利要求7所述的网板印刷方法，其特征在于所述速度图形由多个不同的动作图形组成。

10.如权利要求7所述的网板印刷方法，其特征在于所述速度图形系中间值为正值的动作图形与中间值为负值的动作图形交错重复而成的图形。

11.如权利要求7所述的网板印刷方法，其特征在于所述速度图形为第一个动作图形的中间值大于第二个动作图形的中间值。

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