JP2001071455A - クリーム半田印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便にして最適な印刷条件に設定し、印刷速
度の高速化を図りつつ良好な印刷状態を安定して保持で
きるクリーム半田印刷装置及び印刷方法を提供する。 【解決手段】 スキージ１２ａ，１２ｂの先端近傍にわ
たって設けられ、印刷時に印刷用マスク３との間に狭隘
路を形成すると共にスキージ１２ａ，１２ｂとの間に流
路を形成する圧力発生部材２８と、スキージ１２ａ，１
２ｂの移動範囲となる印刷用マスク裏側の印刷範囲内に
設けられ、印刷用マスク３に形成した圧力検出用の開口
部を介して、塗布されるクリーム半田７の圧力を検出す
る圧力センサ５１と、圧力センサ５１の検出結果に対応
して、スキージの駆動条件を制御する制御手段２４とを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーム半田を被
印刷物である回路基板面上に印刷、塗布するクリーム半
田印刷装置及び印刷方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路基板の製造においてプリ
ント基板上にチップ部品等の電子部品を半田付けする際
には、主にクリーム半田が使用され、このクリーム半田
を所望のパターンにて印刷、塗布するためにクリーム半
田印刷装置が用いられる。

【０００３】従来のクリーム半田印刷装置に搭載されて
いるスキージヘッドの一例としては、図１１に示すよう
な構成のものが挙げられる。通常、印刷動作は、スキー
ジヘッド１０２が、図１１における左から右へ、及び右
から左へ各プリント基板５毎に交互に移動するが、この
際、前記左から右への右方向印刷では右方向印刷用スキ
ージ１０１ａが、反対の左方向印刷では左方向印刷用ス
キージ１０１ｂが使用される。

【０００４】このような従来のクリーム半田印刷装置１
００によるプリント基板５へのクリーム半田の印刷動作
を、図１１〜図１３に基づいて説明する。図１１〜図１
３において、３は所望のパターンの開口部４が形成され
た印刷用マスク、５はプリント基板、６はクリーム半田
７を印刷するランド、８はソルダーレジストである。な
お、印刷用マスク３の前記所望のパターンとは、プリン
ト基板５上のランド６に対応して、開口部４が形成され
てなるパターンをいう。

【０００５】まず、前記右方向印刷を行う場合、開口部
４とランド６とが一致するように、プリント基板５を印
刷用マスク３に位置決めして重ね合わせた後、左方向印
刷用スキージ１０１ｂを上昇させた状態で、右方向印刷
用スキージ１０１ａを下降させて、スキージ先端部１０
３を印刷用マスク３の表面３ａに適正な印圧で接触させ
る。この状態で、右方向に沿って右方向印刷用スキージ
１０１ａを直線移動させることで、予め印刷用マスク３
の表面３ａに供給したクリーム半田７を印刷用マスク３
の開口部４に充填させていく。右方向印刷用スキージ１
０１ａが印刷用マスク３の右端まで移動した後、プリン
ト基板５を印刷用マスク３から離すことで印刷動作が終
了する。

【０００６】また、前記左方向印刷を行う場合には、上
述の右方向印刷と同様に、プリント基板５を印刷用マス
ク３に位置決めして重ね合わせた後、今度は反対に右方
向印刷用スキージ１０１ａを上昇させたまま、左方向印
刷用スキージ１０１ｂを下降させてスキージ先端部１０
３を接触させる。その後の動作は、上述の右方向印刷と
同様である。このように、クリーム半田印刷装置１００
は、これらの動作を各プリント基板５毎に交互に繰り返
すことにより、印刷用マスク３を介して各プリント基板
５のランド６上にクリーム半田７を連続して印刷、塗布
するものである。

【０００７】従来のクリーム半田印刷装置１００を使用
した印刷では、印刷用スキージ１０１ａ又は印刷用スキ
ージ１０１ｂの先端部１０３を印刷用マスク３の表面３
ａに適正な印圧で接触させた状態で、印刷用スキージ１
０１ａ又は印刷用スキージ１０１ｂを移動させているこ
とからも分かるように、従来の印刷用スキージ１０１
ａ，１０１ｂは、印刷用マスク３の表面３ａのクリーム
半田７を掻き取る掻き取り動作と、印刷用マスク３の開
口部４にクリーム半田７を充填する充填動作との２つの
作業を１種類のスキージで行っている。これを図１２及
び図１３に基づいて、さらに詳細に説明する。

【０００８】図１２及び図１３は、右方向印刷の場合の
印刷用スキージ１０１ａ等の拡大図である。まず、図１
２に示すように、印刷用マスク３の表面３ａに先端部１
０３が接触するように、右方向印刷用スキージ１０１ａ
が下降して右方向に沿って直線移動すると、右方向印刷
用スキージ１０１ａは、印刷用マスク３の表面３ａに供
給されたクリーム半田７に到達してこれを掻き取りなが
ら移動していく。

【０００９】この掻き取り動作により、クリーム半田７
は、図１３に矢印Ｉで示すように、ローリングと呼ばれ
る回転運動を行いながら流動する。このとき、クリーム
半田７の内部では流体圧力が発生している。このような
状態でさらに右方向印刷用スキージ１０１ａが右方向に
移動し、印刷用マスク３の開口部４に達したとき、上述
の流体圧力によりクリーム半田７は開口部４内に押し込
まれて、いわゆるクリーム半田７の充填が行われる。以
下、本明細書中では、クリーム半田７が開口部４に押し
込まれる圧力を充填圧力と記す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一方、生産性向上の観
点から、クリーム半田印刷工程においても印刷時間の短
縮が望まれている。しかしながら、従来のクリーム半田
印刷装置１００においては、時間短縮のため、スキージ
１０１ａの移動速度（スキージ速度）を高速にした場合
には、図１４に示すように、印刷用マスク３の開口部４
へのクリーム半田７の充填量が不足し、いわゆる未充填
部分９が発生して印刷不良となり、安定した印刷が行え
ない。この理由は下記の通りである。

【００１１】スキージ速度を速くすると、印刷用マスク
３の開口部４上を印刷用スキージ１０１ａの先端部１０
３が通過する時間は短くなる。したがって、クリーム半
田７が開口部４へ充填される時間（以下、充填時間と記
す）も当然短くなる。この現象を調べるために、図１４
に示すように、圧力センサ５１を印刷用マスク３の裏面
の印刷領域の一部に配置し、印刷用マスク３の圧力セン
サ５１の該当位置に開口部４ａを設けた。このような構
成において、スキージを移動速度４０ｍｍ／ｓｅｃと２
００ｍｍ／ｓｅｃで移動させた際の充填圧力の測定を行
った。図１５は、この測定結果を示すグラフである。

【００１２】図１５の横軸の時間ｔは、圧力センサ上を
スキージが通過する時間であり、縦軸の充填圧力Ｐは、
スキージが圧力センサ上を通過する際に、クリーム半田
を介して圧力センサが検出した圧力である。このグラフ
から、スキージ速度を速くすると充填時間が短くなるこ
とが分かる。また、スキージ速度を速くすると、最大充
填圧力は増大するが、スキージ先端部１０３が開口部４
上を通過する時間が短くなる上に、高圧の持続時間が短
いために、十分な充填を行うことができなくなる。その
結果、図１４に示す未充填部分９が発生することにな
り、プリント基板へのクリーム半田の印刷が正常に行え
なくなるといった問題があった。

【００１３】このように、従来のクリーム半田印刷装置
では、印刷速度の高速化を図りつつ良好な印刷状態を保
持するには、印刷時におけるスキージ移動速度やスキー
ジの接触圧力等の種々の印刷条件を経験則に基づいて手
動にて適切に設定する必要があり、この設定作業には熟
練を要していた。

【００１４】本発明の目的は、上記従来の問題点を解決
することにあり、簡便にして最適な印刷条件に設定し、
印刷速度の高速化を図りつつ良好な印刷状態を安定して
保持できるクリーム半田印刷装置及び印刷方法を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係る請求項１記載のクリーム半田印刷装置は、開
口部が形成された印刷用マスクの表面をスキージが印刷
方向に移動することにより、前記表面上に供給されたク
リーム半田を前記印刷用マスクの裏面に位置する回路基
板面に前記開口部を介して印刷し塗布するクリーム半田
印刷装置において、前記スキージの先端近傍にわたって
設けられ、印刷時に前期印刷用マスクとの間に狭隘路を
形成すると共に前記スキージとの間に流路を形成する圧
力発生部材と、前記スキージの移動範囲となる印刷用マ
スク裏側の印刷範囲内に設けられ、印刷用マスクに形成
した圧力検出用の開口部を介して前記塗布されるクリー
ム半田の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの
検出結果に対応して、前記スキージの駆動条件を制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】このクリーム半田印刷装置では、印刷中の
スキージの移動により、圧力発生部材と印刷用マスクと
の間を流動するクリーム半田の圧力が高められ、高まっ
た圧力によりクリーム半田が下方に向けてより多く流
れ、印刷用マスクの開口部内に充填される。圧力発生部
材はマスク面との間に狭隘路を形成するので、圧力発生
部材とマスク面との間を流動するクリーム半田は、長時
間にわたって高圧が維持される。そして、このスキージ
に設けられた圧力発生部材により高められたクリーム半
田の圧力を圧力センサにより検出し、該圧力センサによ
る圧力の検出結果に対応して、制御手段によりスキージ
の駆動条件を制御することにより、スキージ速度が速い
場合であってもクリーム半田の未充填部分を生じさせる
ことなく、プリント基板へのクリーム半田の印刷を正常
に行うことができ、簡便にして印刷速度の高速化を図れ
ると共に、良好な印刷状態を安定して保持できる。

【００１７】請求項２記載のクリーム半田印刷装置は、
前記制御手段が、前記圧力センサにより検出したクリー
ム半田の圧力の経時変化を表す圧力波形に基づいて制御
することを特徴とする。

【００１８】このクリーム半田印刷装置では、圧力セン
サにより検出したクリーム半田の圧力の経時変化を示す
圧力波形に基づいてスキージの駆動条件を制御すること
により、瞬間的な圧力の変動をより詳細に把握すること
ができ、きめ細かな制御が行え、以て、より安定した良
好な印刷状態を保持できる。

【００１９】請求項３記載のクリーム半田印刷装置は、
前記制御手段が、前記クリーム半田の圧力波形が登録さ
れたデータベースを備え、前記圧力センサにより検出さ
れた圧力波形を前記データベースに登録された所定の圧
力波形と比較して前記スキージの駆動条件を制御するこ
とを特徴とする。

【００２０】このクリーム半田印刷装置では、圧力セン
サにより検出された圧力波形をデータベースに登録され
た最適な圧力波形と比較してスキージの駆動条件を制御
することにより、圧力波形の定性的、定量的な相違に基
づいて簡便に制御できるため、スキージの駆動条件のよ
り適切な調整を行うことができる。

【００２１】請求項４記載のクリーム半田印刷装置は、
前記スキージの前記印刷マスクに対する上下方向相対位
置を変更するスキージ上下駆動装置を備え、前記制御手
段により該スキージ上下駆動装置を駆動して前記相対位
置を調整することを特徴とする。

【００２２】このクリーム半田印刷装置では、スキージ
の印刷マスクに対する上下方向相対位置を調整すること
により、クリーム半田がスキージより押圧される圧力を
増減でき、クリーム半田の圧力を適正に制御することが
できる。

【００２３】請求項５記載のクリーム半田印刷装置は、
前記スキージを印刷方向に移動する印刷駆動装置を備
え、前記制御手段により該印刷駆動装置を駆動して前記
スキージの印刷方向移動速度を調整することを特徴とす
る。

【００２４】このクリーム半田印刷装置では、スキージ
の印刷方向移動速度であるスキージ速度を調整すること
により、移動速度の大小に応じてクリーム半田へ印加す
る圧力を増減でき、クリーム半田の圧力を適正に制御す
ることができる。

【００２５】請求項６記載のクリーム半田印刷装置は、
前記圧力発生部材の前記スキージに対する相対位置を変
更する圧力発生部材水平移動機構を備え、前記制御手段
により該圧力発生部材水平移動機構を駆動して前記圧力
発生部材の相対位置を調整することを特徴とする。

【００２６】このクリーム半田印刷装置では、圧力発生
部材のスキージに対する相対位置を調整することによ
り、対流するクリーム半田が圧力発生部材とスキージと
の間の流路を通過する際の流体抵抗が増減し、クリーム
半田の圧力を適正に制御することができる。

【００２７】請求項７記載のクリーム半田印刷装置は、
前記圧力発生部材の前記印刷用マスクに対する相対位置
を変更する圧力発生部材垂直移動機構を備え、前記制御
手段により該圧力発生部材垂直移動機構を駆動して前記
圧力発生部材の相対位置を調整することを特徴とする。

【００２８】このクリーム半田印刷装置では、圧力発生
部材の印刷用マスクに対する相対位置を調整することに
より、対流するクリーム半田が圧力発生部材と印刷用マ
スクとの間の狭隘路を通過する際の流体圧力が増減し、
クリーム半田の圧力を適正に制御することができる。

【００２９】請求項８記載のクリーム半田印刷装置は、
前記圧力センサを前記回路基板の印刷開始端より手前側
に設け、前記回路基板の印刷開始前にクリーム半田の圧
力検出を行うことを特徴とする。

【００３０】このクリーム半田印刷装置では、圧力セン
サを回路基板の印刷開始端より手前側に設け、回路基板
のパターン印刷開始前にクリーム半田の圧力検出を行う
ことにより、回路基板へのパターン印刷が開始されるま
での間にスキージの駆動条件の制御を完了させることが
でき、以て、リアルタイムで最適な駆動条件の下で印刷
を行うことができる。

【００３１】請求項９記載のクリーム半田印刷方法は、
開口部が形成された印刷用マスクの表面をスキージが印
刷方向に移動することにより、前記表面上のクリーム半
田を前記印刷用マスクの裏面に位置する回路基板面に前
記開口部を介して印刷し塗布するクリーム半田印刷方法
において、前記スキージの先端部近傍に設けた圧力発生
部材により、前記印刷マスクとの間を流動するクリーム
半田の圧力を高める一方、該高められたクリーム半田の
圧力を検出し、検出された圧力と予め登録されている所
定の圧力とを比較して前記スキージの駆動条件を制御す
ることを特徴とする。

【００３２】このクリーム半田印刷方法では、クリーム
半田に加わる圧力を検出し、この圧力の検出結果と、予
め登録された所定の圧力とを比較して、圧力の検出結果
が正常圧力と異なる場合にスキージの駆動条件を変更し
て、所望の圧力となるように制御することにより、スキ
ージ速度が速い場合であってもクリーム半田の未充填部
分を生じさせることなく、プリント基板へのクリーム半
田の印刷を正常に行うことができる。以て、簡便にして
印刷速度の高速化を図れると共に、良好な印刷状態を安
定して保持できる。

【００３３】請求項１０記載のクリーム半田印刷方法
は、前記クリーム半田の圧力を回路基板のパターン印刷
開始前に測定し、前記スキージの駆動条件の制御を該パ
ターン印刷開始前に完了させることを特徴とする。

【００３４】このクリーム半田印刷方法では、クリーム
半田の圧力を回路基板のパターン印刷開始前に測定し、
スキージの駆動条件の制御をパターン印刷開始前に完了
させることにより、リアルタイムで良好な駆動条件の下
でパターンを印刷することができ、高品位なクリーム半
田の印刷をいち早く実現することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同
一又は同一の機能を果たす構成要素については同じ符号
を付し、その説明は省略する。なお、本明細書におい
て、クリーム半田とは、粉末半田を高粘性フラックスに
混ぜ合わせたペースト状の半田をいう。

【００３６】図１は、本発明に係るクリーム半田印刷装
置を搭載したクリーム半田印刷機１の一部を切り欠いて
示した図である。図１において、クリーム半田印刷機１
は、クリーム半田の印刷対象であるプリント基板（回路
基板）５を印刷機１内に搬入・搬出するプリント基板搬
送部Ａと、搬入されたプリント基板５を載置して印刷用
マスク３下面に移動するテーブル部Ｂと、印刷用マスク
３下面に位置決めされ重ね合わされたプリント基板５及
び印刷用マスク３の上面をスキージを用いてクリーム半
田を印刷する印刷部Ｃとを備えて構成される。

【００３７】このクリーム半田印刷機１によれば、プリ
ント基板搬送部Ａは、ストッカやラインから搬入された
プリント基板５を受け取り、印刷機内部に配置されたテ
ーブル部Ｂにプリント基板を供給する。そして、テーブ
ル部Ｂは、供給されたプリント基板５を位置決め固定し
て、印刷部Ｃの印刷用マスク３下面の所定の位置に移動
させる。また、印刷部Ｃによる印刷が終了すると、テー
ブル部Ｂはプリント基板５を印刷部Ｃからプリント基板
搬送部Ａまで搬送する。その後、プリント基板搬送部Ａ
は、テーブル部Ｂからプリント基板５を取り出して、図
示しない搬送出口にプリント基板５を排出する。

【００３８】図２にテーブル部Ｂの詳細な構成を示し
た。テーブル部Ｂは、プリント基板を狭持部材４１によ
り固定して、図に示すＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向にモータ制御
により移動・回転可能な基板載置台４３と、プリント基
板上の位置合わせマーク認識用の基板認識カメラ４５
と、印刷用マスク上の位置合わせマーク認識用の印刷用
マスク認識カメラ４７とを備えている。

【００３９】基板認識カメラ４５は、プリント基板搬送
部Ａによりテーブル部Ｂに供給された印刷対象となるプ
リント基板上に予め設けられた位置合わせマークを撮像
するもので、この撮像画像を画像処理してマーク位置を
認識することで、プリント基板を印刷のための所定位置
に高精度で位置決め可能にしている。

【００４０】印刷用マスク認識カメラ４７は、プリント
基板に印刷するための印刷用マスク３に予め設けられた
位置合わせマークを撮像するもので、この撮像画像を画
像処理してマーク位置を認識することで、印刷用マスク
３のパターンに応じた適正位置にプリント基板を高精度
で位置決めすることが可能になる。上述のプリント基板
搬送部Ａ、及びテーブル部Ｂは、一般的に広く用いられ
ているローダ、アンローダ、及び４軸ステージを用いる
ことができる。

【００４１】図３に印刷部Ｃを一部断面で表示した斜視
図を示した。印刷部Ｃの詳細な構成は以降に詳述する
が、概略的には、把持部材４１により基板載置台４３上
に固定されたプリント基板５が印刷用マスク３の下側に
配置された状態で、印刷用マスク３の上側で一対のスキ
ージ１２ａ、１２ｂを左右の両印刷方向に移動すること
で、プリント基板に半田ペーストを印刷する構成となっ
ている。ここで、右方向印刷時にはスキージ１２ａを使
用し、左方向印刷時にはスキージ１２ｂを使用する。

【００４２】図４は、印刷部Ｃの具体的な一構成例であ
る本発明に係るクリーム半田印刷装置のスキージ周りの
概略構成を示す図である。本実施形態のクリーム半田印
刷装置１０は、印刷時において印刷用マスク３の開口部
４へクリーム半田７を充填する。また、印刷用マスク３
上のクリーム半田７の掻き取り動作を行うスキージ１２
ａ、１２ｂのそれぞれは、当該クリーム半田印刷装置１
０を構成するスキージヘッドの台板１４にそれぞれ取り
付けられたスキージ上下駆動装置１６、１８にて、待機
位置２０と作動位置２２との間で、昇降可能に構成され
ている。このスキージ１２ａ、１２ｂは板状に形成さ
れ、その材質としては、例えばウレタンゴム等の硬質ゴ
ムが採用される。

【００４３】前記台板１４は、制御装置（制御手段）２
４によって動作制御される印刷駆動装置２６により、
左、右の印刷方向に移動される。図４では、右方向印刷
を行っている状態を示しているので、一方のスキージ１
２ａが充填及び掻き取りを行う作動位置２２に下降し、
他方のスキージ１２ｂが待機位置２０に上昇した状態を
示している。スキージ１２ａ，１２ｂが作動位置２２に
ある状態においては、各スキージの先端部は、適正な印
圧が印刷用マスク３の表面３ａに印加されるような状態
で、印刷用マスク３の表面３ａに接触し、この表面３ａ
上のクリーム半田７の充填及び掻き取り動作を行う。

【００４４】スキージ１２ａ，１２ｂの先端部近傍に
は、詳細は後述する圧力発生部材２８が設けられてい
る。また、前記台板１４の印刷駆動装置２６及びスキー
ジ上下駆動装置１６，１８のそれぞれは、当該クリーム
半田印刷装置１０の全体的な動作制御を行う制御装置２
４に接続される。

【００４５】図５は、スキージ１２ａの先端近傍に備え
られた圧力発生部材２８の取り付け構成を示す側面図で
ある。他方のスキージ１２ｂも同様に構成されているの
で、ここでは一方のスキージ１２ａの構成のみを説明す
る。なお、後述するように、スキージ１２ａ（１２ｂ）
と圧力発生部材２８は、それぞれが独立して支持される
ことで、取り付け相対位置を調整可能に構成している。

【００４６】圧力発生部材２８は、ここでは断面円形の
棒体であり、ブラケット３０に取り付けた圧力発生部材
水平移動機構（以降、水平移動機構という）３１と圧力
発生部材垂直移動機構（以降、垂直移動機構という）３
２により水平・垂直移動可能に、スキージ１２ａの先端
近傍でスキージ１２ａの長手方向にわたってスキージ１
２ａと平行に支持されている。この水平移動機構３１及
び垂直移動機構３２は、例えば、モータ駆動されるネジ
とナットの組合せや、ソレノイド等の精度良く位置制御
可能な周知の移動機構を用いることができる。また、ス
キージ１２ａはホルダ３３を介してホルダカバー３４に
保持されており、ブラケット３０はホルダ３３にボルト
・ナット３５により固定されている。

【００４７】圧力発生部材２８は、スキージ１２ａが印
刷用マスク３と接したときに、印刷用マスク３との間に
僅かな隙間Ｓの狭隘路３６を形成するようになってい
る。この狭隘路３６の隙間Ｓは、垂直移動機構３２を制
御することにより、例えば、１ｍｍから３ｍｍ程度の範
囲で調整される。

【００４８】また、圧力発生部材２８は、スキージ１２
ａ（１２ｂ）との間に、ローリングするクリーム半田の
流路となる隙間Ｔの流路３７を形成している。この流路
３７の隙間Ｔも、水平移動機構３１を制御することによ
り、例えば、１ｍｍから３ｍｍ程度の範囲で調整され
る。

【００４９】このような狭隘路３６及び流路３７の隙間
Ｓ，Ｔが調整可能な圧力発生部材２８を備えることによ
り、図６に示すように、印刷時にローリングするクリー
ム半田は、圧力発生部材２８の上下両側で流動する。特
に圧力発生部材２８下側のクリーム半田７は、印刷用マ
スク３との間の狭隘路３６を通った後、スキージ１２ａ
と圧力発生部材２８との間の流路３７を通過して、図中
矢印で示すように循環するようになり、充填圧力の向上
が可能になる。

【００５０】なお、圧力発生部材２８が丸棒からなる場
合、丸棒の直径ｄは、２〜１０ｍｍ程度が好ましく、特
に５〜７ｍｍが好ましい。また、圧力発生部材２８の形
状は、丸棒に限定されるものではなく、断面半円状や断
面楔形状等の種々の形状のものを利用することができ
る。なお、圧力発生部材２８は、図６に示すように、印
刷用マスク３の表面からの高さｈが印刷時におけるクリ
ーム半田７のローリング高さＨよりも低く、印刷中はロ
ーリング中のクリーム半田中に埋没するように設けられ
る。

【００５１】圧力発生部材２８と印刷用マスク３との間
に、狭隘路３６が形成されることにより、スキージ１２
ａ、１２ｂの移動に伴って、ローリング中に狭隘路３６
を通過するクリーム半田は、従来の装置の場合よりも高
圧状態になる。その結果、印刷用マスク３の開口部４内
に適正にクリーム半田７が充填され、従来生じていたク
リーム半田７の圧力不足に起因する充填不足がなくな
る。

【００５２】なお、狭隘路３６に高圧状態が生じた際
に、圧力発生部材２８が撓むと、長手方向にわたって均
一な圧力が得られなくなるので、圧力発生部材２８は撓
みの生じにくい高剛性の材料によって形成することが好
ましい。例えば、圧力発生部材２８は、金属、セラミッ
ク、硬質プラスチックにより形成することが好ましい。

【００５３】図７は、スキージ速度２００ｍｍ／ｓｅｃ
での高速スキージ動作中の充填圧力の変化を測定した結
果のグラフである。図中Ｋは前記圧力発生部材２８を備
えたスキージ１２ａ，１２ｂによる特性であり、Ｌは圧
力発生部材２８を備えない従来のスキージによる特性で
ある。なお、この充填圧力の測定は、図４に示すよう
に、圧力センサ５１を印刷用マスク３の裏面に配置し、
印刷用マスク３の該当箇所に開口部４ａを設けて行っ
た。

【００５４】図７に示すグラフの横軸の時間ｔは、圧力
センサ５１上をスキージが通過し始める時点から通過し
終わる時点までの時間であり、縦軸の充填圧力Ｐはスキ
ージが圧力センサ上を通過する際のクリーム半田を介し
て圧力センサ５１が検出した圧力である。このグラフか
らわかるように、従来のスキージは、スキージ速度を高
速化すると、充填に必要な所要圧力（例えば図示のＰ
ｆ）以上の圧力が短時間しか生じていない（Ｌ参照）。
一方、圧力発生部材２８を備えたスキージ１２ａ、１２
ｂは、スキージ速度を高速化しても、充填に必要な所要
圧力が長時間にわたって生じている（Ｋ参照）。

【００５５】このように、スキージ１２ａ、１２ｂが圧
力発生部材２８を備えることにより、スキージ速度を高
速にしても、印刷用マスク３の開口部５に十分な量のク
リーム半田７を安定して充填できる。狭隘路３６として
は、前述のように印刷用マスク３との間に１ｍｍから３
ｍｍ程度の隙間が生じていることが好ましいが、印刷用
マスク３との間に０．５ｍｍから１０ｍｍ程度の隙間が
生じていればよい。

【００５６】次に、図８に示す制御ブロック図を参照し
て、本発明に係るクリーム半田印刷装置１０の特徴的構
成である、印刷用マスク３の下面に配置した圧力センサ
５１により検出したクリーム半田の充填圧力に基づい
て、上述の圧力発生部材２８を含めたスキージ駆動条件
を制御する制御方法を説明する。このスキージの駆動条
件の制御は、図４に示す制御装置２４により行われる。

【００５７】圧力センサ５１により検出されたクリーム
半田の充填圧力は、制御装置２４の波形生成部６１によ
り、図７にＫで例示されているような波形データとして
パターン化され、演算部６２に送られる。演算部６２
は、適正な波形データが予め記憶されたデータベース６
４を参照して、測定されたクリーム半田の充填圧力の波
形が正常のものか否か比較して判断する。そして、演算
部６２が、この比較の結果、スキージ駆動条件の調整が
必要と判断した場合には、スキージ上下駆動のための上
下駆動ドライバ６５、スキージ印刷駆動のための印刷駆
動ドライバ６６、圧力発生部材水平移動のための水平移
動ドライバ６７、圧力発生部材垂直移動のための垂直移
動ドライバ６８に対して適宜動作信号を出力し、スキー
ジ上下駆動装置１６，１８、印刷駆動装置２６、水平移
動機構３１，垂直移動機構３２を所望の充填圧力が得ら
れるように動作させる。

【００５８】これにより、スキージによる印圧、スキー
ジ速度Ｖ、圧力発生部材２８の配置条件（印刷用マスク
との隙間Ｓ、スキージとの隙間Ｔ）等のスキージ駆動条
件の調整を行う。また、これらのパラメータの他にもス
キージ角度α、クリーム半田の量によるローリング高さ
Ｈ、圧力発生部材の実質的な直径ｄ、印刷用マスク面内
におけるスキージの移動方向に対する傾斜角度等が挙げ
られる。

【００５９】次に、このように構成された本実施形態の
クリーム半田印刷装置１０を使用したクリーム半田の印
刷動作を、図９に示すフローチャートを参照して説明す
る。まず、表面にクリーム半田７が所定量供給された印
刷用マスク３の裏面に、プリント基板搬送部Ａから搬入
されたプリント基板５をテーブル部Ｂにより位置決めし
て重ね合わせる （ステップ１１：以降、Ｓ１１と記
す）。次いで、右方向印刷の場合は、図４に示すように
スキージ上下駆動装置１６により右方向印刷用スキージ
１２ａを下降させる。このとき、スキージ１２ａの先端
部は印刷用マスク３の表面３ａに適正な印圧で接触させ
ておく。

【００６０】この状態を保持した状態で、印刷駆動装置
２６により台板１４を右方向へ移動させ、スキージ１２
ａを右方向に直線移動させる（Ｓ１２）。これにより、
図６に示すようなスキージ１２ａによる印刷用マスク３
の開口部４へのクリーム半田７の充填及び掻き取りが開
始される。このとき、圧力発生部材２８の下側のクリー
ム半田７は、ローリングにより印刷用マスク３との狭隘
路３６を通った後、スキージ１２ａと圧力部材２８との
間の流路３７を通過して循環する。この狭隘路３６をク
リーム半田７が通過することにより、充填圧力が高めら
れ、スキージ速度を高速化しても印刷用マスク３の開口
部４にクリーム半田７が十分に充填される。

【００６１】次に、上記スキージ１２ａの移動に合わせ
て、図４に示す圧力センサ５１によりクリーム半田の充
填圧力の検出を行い、この検出結果を制御装置２４に出
力して波形データを生成する（Ｓ１３）。そして、スキ
ージ１２ａを所定の位置まで移動してスキージ移動を終
了させる（Ｓ１４）。この後、プリント基板５をテーブ
ル部Ｂにより下降させ、印刷用マスク３から版離れさせ
る（Ｓ１５）。なお、圧力センサ５１はスキージの移動
方向に対して、プリント基板の印刷始端側と印刷終端側
の２箇所に設けているが、この場合は印刷始端側の圧力
センサだけ用いて充填圧力の検出を行う。

【００６２】次いで、制御装置２４により、クリーム半
田の充填圧力の波形検出結果をデータベースに登録され
ている最適波形と比較して、スキージ駆動条件の調整の
要否を判断する（Ｓ１６）。ここで、波形検出結果が最
適波形と一致してスキージ駆動条件の調整が必要ないと
判断した場合には、この状態でプリント基板５に対する
クリーム半田７の印刷を終了する。一方、スキージ駆動
条件の調整が必要であると判断した場合は、上述の比較
結果からこの場合に最適のスキージ駆動条件の調整方法
を決定し、スキージ駆動条件の調整を行う（Ｓ１７）。
そして、プリント基板５を取り替えて（Ｓ１８）、再度
Ｓ１１に戻る。以上の工程により、プリント基板５にク
リーム半田７が印刷されるようになり、印刷条件が不適
切である場合には、適正な条件になるまで繰り返し調整
が行われ、最終的に良好な印刷条件に設定される。

【００６３】印刷動作は、前回の印刷動作が右方向印刷
であった場合は左方向印刷、左方向印刷であった場合は
右方向印刷として同様にして繰り返し行う。このような
印刷動作を繰り返すことにより、印刷用マスク３を介し
てプリント基板５のランド６上にクリーム半田７を良好
な印刷条件で順次連続して印刷、塗布できる。また、印
刷条件が次の印刷工程にフィードバックされるため、常
に良好な印刷条件の下で安定して繰り返し印刷が行え、
高品位なクリーム半田の印刷が行える。さらに、クリー
ム半田の圧力の経時変化を示す圧力波形に基づいてスキ
ージの駆動条件を制御するため、瞬間的な圧力の変動を
より詳細に、定性的及び定量的に把握することができ、
きめ細かな制御が行え、以て、より安定した良好な印刷
状態を保持できる。

【００６４】なお、上記実施形態のクリーム半田印刷装
置１０は、右、左の両方向に移動するタイプであるの
で、スキージ１２ａ、１２ｂの両方を備えるが、クリー
ム半田印刷装置はいずれか一方のみに移動するタイプで
あってもよく、その場合には、移動方向に対応するスキ
ージ１２ａ又はスキージ１２ｂが設けられる。また、上
記実施形態は各スキージが上下動される構成であるが、
両スキージは印刷中に上下動せず常に印刷用マスク面に
接している構成としてもよい。

【００６５】次に、本実施形態のクリーム半田印刷装置
１０を使用したクリーム半田の他の印刷動作を、図１０
に示すフローチャートを参照して説明する。図１０に示
す印刷動作は、印刷中にリアルタイムでフィードバック
制御を行うものであり、その動作手順を以下に説明す
る。

【００６６】まず、図９のＳ１１と同様にプリント基板
５を位置決め（Ｓ２１）した後、スキージ１２ａの移動
を開始して（Ｓ２２）、このスキージ１２ａの移動に合
わせて、図４に示すスキージ移動方向のプリント基板印
刷始端の手前側に設けた圧力センサ５１によりクリーム
半田の充填圧力の検出を行い、この検出結果を制御装置
２４に出力して波形データを生成する（Ｓ２３）。そし
て、制御装置２４は波形データをデータベースに登録さ
れている最適波形と比較してスキージ駆動条件の調整の
要否を判断する（Ｓ２４）。

【００６７】ここで、スキージ駆動条件の調整が必要な
いと判断した場合は、スキージを所定の位置まで移動し
てスキージ移動を終了し（Ｓ２５）、プリント基板を印
刷用マスクから版離れさせる（Ｓ２６）。一方、Ｓ２４
でスキージ駆動条件の調整が必要であると判断した場合
は、上述の比較結果からこの場合に最適のスキージ駆動
条件の調整方法を決定し、スキージ駆動条件の調整を行
う（Ｓ２７）。この調整は、スキージの移動中にリアル
タイムで行われ、スキージが印刷用マスク３のパターン
化された開口部４に到達する以前に完了させるように制
御する。

【００６８】そして、スキージ駆動条件が調整された状
態で、スキージが印刷用マスク３の開口部４を通過した
後、スキージ移動方向のプリント基板印刷終端の奥側に
設けた圧力センサ５１によりクリーム半田の充填圧力の
検出を再度行い、この検出結果を制御装置２４に出力し
て圧力波形を生成する（Ｓ２８）。そして、スキージを
所定の位置まで移動してスキージ移動を終了し（Ｓ２
９）、プリント基板を印刷用マスクから版離れさせる
（Ｓ３０）。次いで、制御装置２４により、検出された
クリーム半田充填圧力の波形検出結果をデータベースに
登録されている最適波形と比較して、Ｓ２７で調整され
たスキージ駆動条件が適正であったか否かを判断する
（Ｓ３１）。

【００６９】ここで、Ｓ２７のスキージ駆動条件の調整
が適正であり、波形検出結果が最適波形と一致した場合
は、この状態でプリント基板５に対するクリーム半田７
の印刷を終了する。一方、Ｓ２７のスキージ駆動条件の
調整がまだ適正でなかったと判断した場合は、上述の比
較結果から再度この場合に最適のスキージ駆動条件の調
整方法を決定し、スキージ駆動条件の調整を行う（Ｓ３
２）。そして、プリント基板５を取り替えて（Ｓ３
３）、再度Ｓ２１に戻る。以上の工程により、プリント
基板５に対するクリーム半田７の印刷を終了する。

【００７０】上記クリーム半田の印刷動作とすること
で、プリント基板に印刷を行う直前に印圧の圧力波形を
検出し、必要に応じてスキージ駆動条件をパターンの印
刷前に適正に調整して印刷が行なわれる。これにより、
リアルタイムで印刷条件を変更することができ、高品位
なクリーム半田の印刷をいち早く実現することができ
る。また、スキージ駆動条件の調整を行った場合にはプ
リント基板に印刷を行った直後に印圧の圧力波形を再度
検出して、所定の最適波形と同じ圧力波形であるかを確
認することで、駆動条件調整の信頼性が向上し、良好な
スキージ駆動条件で安定して印刷が行なえるようにな
る。

【００７１】このように、印刷結果をフィードバックし
て早めにスキージ駆動条件を調整することにより、良好
な印刷状態のプリント基板をいち早く、且つ簡便にして
得ることができる。

【００７２】また、上述した各印刷動作とすることによ
り、印刷時における装置の調整作業を単純化でき作業量
を大幅に軽減できる。このため、作業効率が向上する上
に、安定した印刷を連続的に行うことができ、大量生産
に適した印刷処理を行うことができる。さらに、隙間
Ｓ、Ｔやスキージ速度Ｖ等の各調整パラメータを変更し
たときに、どの程度充填圧力が変化するか、各パラメー
タを組合せて変更した際にどのように印刷結果に影響を
及ぼすか等を予めデータベースに登録しておくことで、
いかなる充填圧力の波形が検出されても、経験則を必要
とすることなく各パラメータの変更量を直ちに設定する
ことができ、迅速で正確な調整作業が可能となる。

【００７３】

【発明の効果】本発明のクリーム半田印刷装置及び印刷
方法によれば、スキージの先端近傍に設けられた圧力発
生部材により高められたクリーム半田の圧力を、圧力セ
ンサにより検出して、この圧力の検出結果に対応して、
スキージの駆動条件を制御することにより、スキージ速
度が速い場合であってもクリーム半田の未充填部分を生
じさせることなく、プリント基板へのクリーム半田の印
刷を正常に行うことができ、簡便にして印刷速度の高速
化を図れると共に、良好な印刷状態を安定して保持でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクリーム半田印刷装置を搭載した
クリーム半田印刷機の一部を切り欠いて示す全体斜視図
である。

【図２】テーブル部Ｂの構成を示す斜視図である。

【図３】印刷部Ｃの構成を示す斜視図である。

【図４】図３に示した印刷部Ｃの主要構成を示す拡大側
面図である。

【図５】図４に示した圧力発生部材の取り付け構成を示
す側面図である。

【図６】クリーム半田のローリング状態を表す図であ
る。

【図７】圧力センサにより検出されたクリーム半田の充
填圧力の時間的変動を示すグラフである。

【図８】クリーム半田印刷装置のスキージ駆動条件を制
御するための制御ブロック図である。

【図９】スキージ駆動条件を制御する一制御例を説明す
るフローチャートである。

【図１０】スキージ駆動条件を制御する他の制御例を説
明するフローチャートである。

【図１１】従来のクリーム半田印刷装置の構成図であ
る。

【図１２】図１１に示すスキージにより印刷を行う状態
を示す図である。

【図１３】図１１に示すスキージによりクリーム半田が
開口部に充填されていく状態を示す図である。

【図１４】印刷用マスクの開口部にクリーム半田の未充
填部分が生じた場合を示す図である。

【図１５】従来の装置による、スキージ通過時間に応じ
た充填圧力の変化を表すグラフである。

【符号の説明】

１ クリーム半田印刷機 ３ 印刷用マスク ４、４ａ 開口部 ５ プリント基板（回路基板） ７ クリーム半田 １０ クリーム半田印刷装置 １２ａ、１２ｂ スキージ １４ 台板 １６、１８ スキージ上下駆動装置 ２４ 制御装置 ２６ 印刷駆動装置 ２８ 圧力発生部材 ３０ａ、３０ｂ ブラケット ３１ 圧力発生部材水平移動機構 ３２ 圧力発生部材垂直移動機構 ３６ 狭隘路 ３７ 流路 ５１ 圧力センサ ６１ 波形生成部 ６４ データベース Ｃ 印刷部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近久 直一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 賢 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 俊行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FB24 FB27 FB33 FC07 FC10 FD01 FD15 FD19 FD22 FD36 FD37 FD39 FD41 FD43 FD48 5E319 BB05 CD29 GG15

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部が形成された印刷用マスクの表面
   をスキージが印刷方向に移動することにより、前記表面
   上に供給されたクリーム半田を前記印刷用マスクの裏面
   に位置する回路基板面に前記開口部を介して印刷し塗布
   するクリーム半田印刷装置において、 前記スキージの先端近傍にわたって設けられ、印刷時に
   前期印刷用マスクとの間に狭隘路を形成すると共に前記
   スキージとの間に流路を形成する圧力発生部材と、 前記スキージの移動範囲となる印刷用マスク裏側の印刷
   範囲内に設けられ、印刷用マスクに形成した圧力検出用
   の開口部を介して前記塗布されるクリーム半田の圧力を
   検出する圧力センサと、 該圧力センサの検出結果に対応して、前記スキージの駆
   動条件を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
   クリーム半田印刷装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記圧力センサにより
   検出したクリーム半田の圧力の経時変化を表す圧力波形
   に基づいて制御することを特徴とする請求項１記載のク
   リーム半田印刷装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記クリーム半田の圧
   力波形が登録されたデータベースを備え、前記圧力セン
   サにより検出された圧力波形を前記データベースに登録
   された所定の圧力波形と比較して前記スキージの駆動条
   件を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載のクリーム半田印刷装置。
4. 【請求項４】 前記スキージの前記印刷マスクに対する
   上下方向相対位置を変更するスキージ上下駆動装置を備
   え、前記制御手段により該スキージ上下駆動装置を駆動
   して前記相対位置を調整することを特徴とする請求項１
   〜請求項３のいずれか１項記載のクリーム半田印刷装
   置。
5. 【請求項５】 前記スキージを印刷方向に移動する印刷
   駆動装置を備え、前記制御手段により該印刷駆動装置を
   駆動して前記スキージの印刷方向移動速度を調整するこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載
   のクリーム半田印刷装置。
6. 【請求項６】 前記圧力発生部材の前記スキージに対す
   る相対位置を変更する圧力発生部材水平移動機構を備
   え、前記制御手段により該圧力発生部材水平移動機構を
   駆動して前記圧力発生部材の相対位置を調整することを
   特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載のク
   リーム半田印刷装置。
7. 【請求項７】 前記圧力発生部材の前記印刷用マスクに
   対する相対位置を変更する圧力発生部材垂直移動機構を
   備え、前記制御手段により該圧力発生部材垂直移動機構
   を駆動して前記圧力発生部材の相対位置を調整すること
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の
   クリーム半田印刷装置。
8. 【請求項８】 前記圧力センサを前記回路基板の印刷開
   始端より手前側に設け、前記回路基板の印刷開始前にク
   リーム半田の圧力検出を行うことを特徴とする請求項１
   〜請求項７のいずれか１項記載のクリーム半田印刷装
   置。
9. 【請求項９】 開口部が形成された印刷用マスクの表面
   をスキージが印刷方向に移動することにより、前記表面
   上のクリーム半田を前記印刷用マスクの裏面に位置する
   回路基板面に前記開口部を介して印刷し塗布するクリー
   ム半田印刷方法において、 前記スキージの先端部近傍に設けた圧力発生部材によ
   り、前記印刷マスクとの間を流動するクリーム半田の圧
   力を高める一方、該高められたクリーム半田の圧力を検
   出し、検出された圧力と予め登録されている所定の圧力
   とを比較して前記スキージの駆動条件を制御することを
   特徴とするクリーム半田印刷方法。
10. 【請求項１０】 前記クリーム半田の圧力を回路基板の
    パターン印刷開始前に測定し、前記スキージの駆動条件
    の制御を該パターン印刷開始前に完了させることを特徴
    とする請求項９記載のクリーム半田印刷方法。