JP2003211631A - ステンシル印刷方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ニジミやカスレ等の印刷不良を生じないステ
ンシル印刷方法とその装置を提供する。 【解決手段】 ステンシルを基板上の所定の位置に重
ね、ステンシルの上面に沿ってスキージを移動させ、ス
テンシルのパターン開口部にソルダーペーストを充填し
た後、基板をステンシルから離して、基板にソルダーペ
ーストを印刷する方法において、前記ステンシルのパタ
ーン開口部にソルダーペーストを充填した状態で、予め
設定された保持時間が経過した後に前記基板を前記ステ
ンシルから離す印刷方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソルダーペーストを
基板にステンシル印刷する方法とその装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子部品をはんだ付するためのソルダー
ペーストの多くは、ステンシル印刷により基板の回路パ
ターンのランド上に印刷される。この場合ソルダーペー
ストはニジミやカスレあるいは欠けなどが発生しないよ
うに、仕上がりよく印刷されることが要求されている。
ソルダーペーストには多くの種類があり、それぞれの粘
度やチキソ性あるいは保存性などの性質が異なる。前記
のチキソ性とは、材料にせん断をかけ続けると粘度が低
下し柔らかくなり、放置し続けると粘度が高くなる性質
をいい、その結果、同じソルダーペーストであっても、
印刷条件(スキージの移動速度や印刷タクトなど)が違う
と印刷の状態が変わることになる。また、前記の保存性
とは、ソルダーペーストに含まれる溶剤の種類や活性剤
の種類の違いにより、保存時における性質が変わるもの
を指し、その為に、冷蔵庫での保管寿命の違いだけでな
く、基板に印刷している状態でも、長時間粘度が一定な
物と、短時間で粘度変化する物がある。その結果、こま
めに印刷条件の調整が必要な物とそうでない物がある。

【０００３】さらに、温度や湿度などの環境の変化によ
っても性質が変化する。そこで、印刷の仕上がり状態を
良い状態で維持するため、印刷機のオペレータは、ステ
ンシル上のスキージを移動させる際のスキージ移動速
度、スキージをステンシルに加圧する印圧、印刷後の基
板をステンシルから離す際の版離れ速度などを調整しな
がら生産を行なっている。

【０００４】本願発明では、ステンシル印刷における仕
上がり状態に影響する各種印刷条件の調整項目を印刷パ
ラメータと呼ぶことにする。一般的なオペレータの具体
的調整作業としては、印刷にニジミが発生する傾向にあ
る場合は、スキージの印圧を下げ、カスレが発生しやす
い場合は印圧を上げるようにしている。さらに、印刷パ
ターンが複雑で、大きいパターンから小さいパターンま
である場合には、スキージ移動速度を下げ、版離れ速度
も遅くすることで対応している。そして、印刷のニジミ
が発生してしまうと、ステンシル下側面のクリーニング
を行なうのが一般的である。ソルダーペースト印刷の従
来技術としては、例えば、特開２００１−２１９５３７
号公報に記載のものなどが知られている。

【０００５】以下、図面を参照しながら、従来のステン
シル印刷方法による、ソルダーペーストの基板への印刷
の一例について説明する。図６は従来の印刷機の概略図
を示すものである。図６において、１はステンシルであ
って、２はステンシルホルダーで、ステンシル１を保持
している。ステンシル１には印刷のパターン開口部が形
成されている。３及び４は左右一対のスキージであっ
て、５及び６は上下動するシリンダーであり、７及び８
はシリンダー５及び６のロッドである。ロッド７及び８
にはスキージ３及び４がそれぞれ取り付けられてある。
９はナットでありシリンダー５及び６に結合されてい
る。１０は水平方向の送りネジでありナット９がはめ合
わせてある。

【０００６】１１は送りネジ１０のホルダーであり、１
２は送りネジ１０を回すモータである。１３は基板を所
定位置に位置決めするための可動テーブルであって、１
４はＸ方向に移動させるテーブルであり、１５はＹ方向
に移動させるテーブルであり、テーブル１４の上に設置
してある。１６は上下方向に動かすためのテーブルであ
り、テーブル１５の上に設置してある。１７は回転機能
を持った基板ホルダーでありテーブル１６の上に設置し
てある。

【０００７】１８は基板であり、基板ホルダー１７上に
載せられ固定される。１９は基板ホルダー１７をＸ方向
に動かすＸ軸用モータ、２０は基板ホルダー１７をＹ方
向に動かすＹ軸用モータ、２１は基板ホルダー１７を上
下に動かすＺ軸用モータ、２２は基板１８のパターンを
ステンシルパターンに合わせるための回転方向用モータ
である。また、２３は基板１８を基板ホルダー１７に搬
入する搬入コンベアであり、必要に応じて基板が所定の
位置に有るか無いかを検出するセンサー(図示せず)を設
けることで、基板の印刷前待機ステーションとすること
もできる。２４は基板１８を搬出する搬出コンベアであ
る。このコンベア２４にも基板が所定の位置に有るか無
いかを検出するセンサー(図示せず)を設けることで、印
刷後の待機ステーションにすることもできる。さらに２
５は基板の位置決め用認識カメラであり、２６は印刷用
のソルダーペーストである。

【０００８】以上のように構成された印刷機について、
以下、その動作について説明する。基板１８が搬入コン
ベア２３から基板ホルダー１７上に移動すると、認識カ
メラ２５で基板１８上面にある認識マーク(図示せず)を
検出し、基板１８の位置とステンシル１の位置関係を算
出する。その結果に基づいて、Ｘ軸用モータ１９、Ｙ軸
用モータ２０、回転方向用モータ２２を駆動し、基板１
８をステンシル下方の所定の場所に移動する。その後、
Ｚ軸モータ２１を動かし基板１８の厚さを考慮して、上
面とステンシル１の下面が接触するまで基板１８を上昇
させる。

【０００９】次に、シリンダー５のロッド７を下げるこ
とで、スキージ３がステンシル１の上面に所定の力で押
すようにする。その状態で、モータ１２を動かすことで
送りネジ１０を回転させ、スキージ３をステンシル１の
上面に沿って移動させる。その動作により図７に示すよ
うに、スキージ３の前にあるソルダーペースト２６をス
テンシル１のパターン開口部２７に充填させる。そし
て、基板１８を保持している基板ホルダー１７を下げ、
ステンシル１から基板１８を離すことで、ソルダーペー
スト２８が印刷できることになる。

【００１０】ところで、従来の印刷条件の調整方法は、
印刷ニジミが発生する傾向にある場合はスキージの印圧
を下げ、印刷のカスレが発生する傾向にある場合はスキ
ージの印圧を上げるのが一般的な調整方法である。そし
て、印刷パターンに大小があり、印刷の安定性を必要と
する場合は、版離れ速度を遅くするのが一般的である。
これは、版離れ速度を遅くすると、ソルダーペーストの
せん断ひずみ速度(レオロジーでいうズリ速度)が遅くな
るので、ソルダーペーストに働くせん断応力(レオロジ
ーでいうズリ応力)を小さくできることから、有効な方
法として行なわれている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように印刷のニ
ジミとカスレを印圧で調整するような構成では、ソルダ
ーペーストのステンシルに対する充填力の不足によるカ
スレや充填力の過大によるニジミの発生、あるいは、印
刷パターンの大小によるソルダーペーストの抜け性の違
いによるカスレ対策には効果がある。しかしながら、印
刷タクトの変化によるニジミやカスレには以下の理由で
対策にはならない。

【００１２】ソルダーペーストは、はんだからできた金
属粉とフラックス及び溶剤からできた液体からできてい
る。そして、印刷性を良くするためにもチキソ性を持た
してある。その結果、せん断力がかかり続けると粘度が
下がり、放置され続けると粘度が回復し高くなる。さら
に、溶剤を含んでいるので長時間放置すると、比重の軽
い溶剤が浮き上がる傾向にあるのと、浮き上がった溶剤
の表面が乾燥する傾向にある。そこで、印刷を開始する
前には、保存してあったソルダーペーストを撹拌して、
均一にすると同時に粘度を下げてからステンシルの上に
供給するようにしている。

【００１３】ところが、何かの原因で、印刷機が比較的
長い時間停止すると、ステンシル上のソルダーペースト
の粘度が高くなり、図８（ａ）に示すように、ステンシ
ルのパターン開口部への充填が不十分になる。充填が不
十分になると、充填されるソルダーペーストの量は少な
くなる。充填されるソルダーペーストの量が少なくなる
と、基板と直接接触していない部分ができ、版離れ工程
後に、ソルダーペーストの一部がステンシルのパターン
開口部にも残ることになる。図８(ｂ)の２９はパターン
開口部に残ったソルダーペーストである。このような状
態では、印刷寸法が所定の寸法より小さくなる。このこ
とを一般的に印刷時の「カスレ」あるいは「欠け」と言う。
ステンシルのパターン開口部に残ったソルダーペースト
が放置されると、その部分の粘度が高くなる。その状態
で再度印刷のために、ステンシル上面に沿ってスキージ
を移動させることにより、ステンシルのパターン開口部
にソルダーペーストを充填する。

【００１４】そうすると、ステンシルのパターン開口部
には、前回の印刷で充填された部分と、今回のスキージ
移動で充填された部分が共存することになる。前回充填
された部分は比較的長時間放置され同じ形状を維持して
いるので粘度は高く、今回充填された部分は、スキージ
移動時にローリング状態にあり、その時せん断力がかか
っているので、粘度が低下したままである。この状態で
版離れが行なわれると、粘度高い部分は従来の状態を保
持しようとする力が大きく働くためステンシル側に残
り、粘度の低い部分は基板側に転写されることになる。
以上の結果、印刷時のカスレは直らず、進行することに
なる。

【００１５】印圧状態が適正であり、印刷時のステンシ
ルパターン開口部への充填が十分行なわれ、版離れ工程
後にソルダーペーストがステンシルパターン開口部に残
っていない場合であっても、図９に示すように、ステン
シルパターン開口部の側面に薄くフラックス３０が残っ
ている。この残っているフラックスの厚みは数ミクロン
〜数十ミクロンと非常に薄いので、単位体積あたりの表
面積は非常に大きいものになり、わずかな溶剤の蒸発で
もその影響は大きくなる。その結果、印刷後長い時間放
置されると、残っているわずかなフラックス３０の粘度
が、放置による粘度回復と乾燥の両方の影響で上昇する
ことになる。そのために、次の基板に対する印刷工程
で、ソルダーペーストがステンシルパターン開口部に充
填されると、ステンシルパターン開口部の側面近傍にあ
るはんだ粉は、ステンシルパターン開口部側面に接着さ
れたようになる。その結果、版離れ工程ではんだ粉がス
テンシルパターン開口部側に残り、カスレを発生させる
ことになる。

【００１６】この対策のために、印圧を上げて印刷する
ことになる。印圧を上げると、図１０に示すようにスキ
ージ３が撓み、ステンシル１との接触角３１が小さくな
る。接触角３１が小さくなるとスキージ３とステンシル
１が接している部分の前方にあるソルダーペースト２６
に発生する動圧力が高くなり、ステンシル１のパターン
開口部への充填力が上がる。その結果、カスレに対する
印刷性は改善する。しかし、図１１に示すように、面積
の大きいパターン１ａ部分でスキージ３によりソルダー
ペースト２６がえぐられたり、スキージエッジ３ａとス
テンシルのパターン開口部１ａのエッジが強く当たるの
で、スキージエッジ３ａが削られたりする問題が発生す
ることになる。さらに、この状態で印刷を続けると充填
力が高すぎることになり、印刷のニジミが発生すること
になるなどの問題点を有していた。

【００１７】本発明は上記の問題点を解決し、印刷時間
を管理することで安定した印刷ができるステンシル印刷
方法とその装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の印刷方法及び装置は、ステンシルのパター
ン開口部にソルダーペーストを充填した状態で予め設定
された保持時間が経過した後に基板をステンシルから離
すことを特徴とする。

【００１９】これにより、前回の印刷でステンシルのパ
ターン開口部に残っていたソルダーペーストと、今回の
印刷でステンシルのパターン開口部に充填されたソルダ
ーペーストとの粘度差が小さくなり、版離れ工程で前回
の印刷で残っていたソルダーペーストと今回の印刷で充
填されたソルダーペーストが一体化すると同時に、パタ
ーン開口部内部のソルダーペーストの粘度が高くなるの
で、ステンシル断面とソルダーペーストの境目でのせん
断ひずみが大きくなり、両方が抜けるようになり、印刷
不良のできにくい印刷が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の印刷方
法は、ステンシルを基板上の所定の位置に重ね、ステン
シル上面に沿ってスキージを移動させ、ステンシルのパ
ターン開口部にソルダーペーストを充填した後、基板を
ステンシルから離して、基板にソルダーペーストを印刷
する方法において、前記ステンシルのパターン開口部に
ソルダーペーストを充填した状態で予め設定された保持
時間が経過した後に前記基板を前記ステンシルから離す
としたものであり、これにより印刷後の基板をステンシ
ルから離す際に、パターン開口部に前回の印刷で残って
いたソルダーペーストと今回の印刷で充填されたソルダ
ーペーストの両方が融合して一体としてパターン開口部
から抜けて基板に印刷されるようになる。

【００２１】請求項２に記載の印刷方法は、保持時間
は、基板に印刷されたソルダーペーストの印刷状態に応
じて変動させるようにしたものであり、これにより印刷
状態に応じて、パターン開口部に前回の印刷で残ってい
たソルダーペーストと今回の印刷で充填されたソルダー
ペーストの両方が融合する為に必要な時間を調整するこ
とができ、印刷のニジミ不良やカスレ不良等の不良の対
策を行うことができる。

【００２２】請求項３に記載の印刷方法は、印刷状態
は、基板に印刷後のソルダーペーストの長さ又は面積あ
るいは体積の少なくともいずれか一つを印刷状態値と
し、この印刷状態値を予め設定された基準値と比較し、
前記印刷状態値が前記基準値に満たない場合は前記保持
時間を長くし、前記印刷状態値が前記基準値を越える場
合は前記保持時間を短くするようにしたものであり、こ
れにより印刷のニジミ不良やカスレ不良等の印刷状態を
容易に判断することができ、設定値の比較も容易に行え
る。

【００２３】請求項４に記載の印刷方法は、保持時間
は、各種印刷条件を調整するパラメータの中に登録して
おき、このパラメータを変更して前記保持時間を設定す
るようにしたものであり、これにより保持時間の変更が
各種印刷条件と共に容易に行える。

【００２４】請求項５に記載の印刷方法は、印刷状態値
は複数個所を測定して求めた平均値若しくは複数個所を
測定して統計処理した値としたものであり、これにより
場所によって印刷状態にばらつきがあっても、印刷のニ
ジミ不良やカスレ不良を発生させないようにできる。

【００２５】請求項６に記載の印刷装置は、ステンシル
を基板上の所定の位置に重ね、ステンシル上面に沿って
スキージを移動させ、ステンシルのパターン開口部にソ
ルダーペーストを充填した後、基板をステンシルから離
して、基板にソルダーペーストを印刷する印刷装置にお
いて、前記ステンシルのパターン開口部にソルダーペー
ストを充填した状態で予め設定された保持時間が経過し
た後に前記基板を前記ステンシルから離す制御部を備え
たものであり、これにより印刷後の基板をステンシルか
ら離す際に、パターン開口部に前回の印刷で残っていた
ソルダーペーストと今回の印刷で充填されたソルダーペ
ーストの両方が融合して一体としてパターン開口部から
抜けて基板に印刷されるようになる。

【００２６】請求項７に記載の印刷装置は、基板を印刷
する前の搬入コンベアに基板の有無を検出するセンサー
を設けた待機ステーションと、基板ホルダー部がある印
刷ステーションと、搬出コンベアに基板の有無を検出す
るセンサーを設けた印刷後の待機ステーションを備えた
印刷システムの後工程に、基板に部品を装着する電子部
品装着機を配置したラインにおいて、前記印刷後の待機
ステーションに予め設定された設定時間を越えて基板が
停滞している場合、新しくステンシルと基板とを所定の
位置に重ね、ステンシル上面に沿ってスキージを移動さ
せることにより、ステンシルのパターン開口部にソルダ
ーペーストを充填した状態で、あらかじめ設定してある
時間保持するか、または印刷後の待機ステーションの基
板が排出されるまで保持するようにしたことを特徴とす
る。

【００２７】このようにすると、実際の生産ラインにお
いて、ステンシルのパターン開口部にソルダーペースト
を充填させた状態で任意の時間保持することが可能とな
り、印刷のニジミ不良やカスレ不良を発生させないよう
にできる。

【００２８】以下、本発明によるステンシル印刷方法の
実施形態について図１から図３を用いて説明する。な
お、従来と同一機能のものには同一符号を示す。 （実施の形態１）図１は本発明第１の実施形態のステン
シル印刷方法を示すものである。図１において、1はス
テンシルであって、２はステンシルホルダーで、ステン
シル１を保持している。ステンシル１には印刷パターン
のパターン開口部が形成されている。３及び４は左右一
対のスキージであって、５及び６は上下動するシリンダ
ーであり、７及び８はシリンダー５及び６のロッドであ
る。ロッド７及び８にはスキージ３及び４が取り付けら
れてある。

【００２９】９はナットでありシリンダー５及び６に結
合されている。１０は水平方向の送りネジでありナット
９がはめ合わせてある。１１は送りネジ１０のホルダー
であり、１２は送りネジ１０を回すモータである。１３
は基板を所定位置に位置決めするための可動テーブルで
あって、１４は印刷機本体(図示せず)に取り付けてあ
り、１５はＸ方向に移動し、１６はＹ方向に移動し、１
７は上下方向に動くと同時に回転機能を持った基板ホル
ダーである。１８は基板であり、点線で示されているよ
うに移動する。１９はＸ軸用モータ、２０はＹ軸用モー
タ、２１は上下に動かすＺ軸用モータ、２２は回転方向
用モータである。また、２３は基板１８を基板ホルダー
１７に搬入する搬入コンベアであり、必要に応じて基板
が所定の位置に有るか無いかを検出するセンサー(図示
せず)を設けることで、印刷する前の基板が待機できる
待機ステーションとすることもできる。２４は基板１８
を搬出する搬出コンベアである。このコンベア２４にも
基板が所定の位置に有るか無いかを検出するセンサー
(図示せず)を設けることで、印刷後の基板が待機できる
待機ステーションにすることもできる。さらに２５は基
板の位置決め用認識カメラであり、２６は印刷用のソル
ダーペーストである。３８は以上を制御する制御部であ
る。

【００３０】以上のように、構成は従来機と同様である
が、前記制御部３８は、スキージ３又は４がステンシル
表面に沿って移動し、ソルダーペースト２６がステンシ
ル１のパターン開口部に充填された状態から、次の基板
ホルダー１７を下げる工程に入る時に、予め設定された
保有時間を確保するためのタイマーを備えている。そし
て、このタイマーは１秒から1時間程度の任意の時間長
さに設定できるようにしてある。

【００３１】以上のように構成されたステンシル印刷機
を使った印刷方法について、以下、その動作を説明す
る。基板１８が搬入コンベア２３から基板ホルダー１７
上に移動すると、Ｘ軸用モータ１９とＹ軸用モータ２０
を駆動し認識カメラ２５の下に移動する。そして、認識
カメラ２５で基板１８上面にある認識マーク(図示せず)
を検出する。そこで、基板１８の位置とステンシル１と
の位置関係を算出する。その結果に基づいて、Ｘ軸用モ
ータ１９とＹ軸用モータ２０及び回転方向用モータ２２
を駆動し、基板１８をステンシル下方の所定の場所に移
動する。

【００３２】その後、Ｚ軸用モータ２１を動かし基板１
８の上面とステンシル１の下面が接触するまで基板１８
を上昇させる。その状態で、モータ１２を動かすことで
送りネジ１０を回転させ、スキージ３をステンシル１の
上面に沿って移動させることで、図２に示すように、ソ
ルダーペーストをステンシル１のパターン開口部１ａに
充填させる。この時、ステンシル１のパターン開口部１
ａに充填されているソルダーペーストは、その前に印刷
した時に残ったソルダーペースト部３２(黒塗り部分)
と、今回印刷した時に充填されたソルダーペースト部３
３(白丸部分)が混在していることになる。そして、この
状態で所定の時間保持するようにする。

【００３３】ところで、ソルダーペーストにはチキソ性
があるので、せん断力がかかり続けると粘度が下がり、
静止状態が続くと、時間が長くなるにしたがって粘度が
回復し高くなる。その一般的な状態を図３に示す。この
図に示したように、ソルダーペーストの粘度の回復は最
初が早く時間が経つにつれ遅くなる。

【００３４】以下具体的説明を図３を使って説明する。
スキージの移動による印刷開始から印刷終わりまでの間
は、ソルダーペーストはローリング状態にありせん断応
力がかかった状態にあり、粘度はａからｂまで低下す
る。

【００３５】その状態で放置すると時間とともに徐々に
粘度が回復していく。そこで、スキージ移動による印刷
終了後直ちにステンシルから基板が離れる版離れを行な
うと、今回ステンシルのパターン開口部に充填されたソ
ルダーペーストの粘度は前述のように低下した粘度ｂで
ある。一方、前回の印刷で充填されたままパターン開口
部に残ってしまったソルダーペーストは通常、時間が経
過している関係上回復が進み、粘度ａとなっている。そ
の結果、両者の粘度差は(ａ−ｂ)となり、この粘度差は
大きいので、この状態で版離れ工程に入ると、前回の印
刷で充填されパターン開口部に残ったソルダーペースト
はまた残ることになる。

【００３６】そこで上述したように、ソルダーペースト
をステンシルパターン開口部に充填した状態で予め設定
された保持時間例えば図３に示す時間ロまで放置したと
すると、粘度はｃまで回復するので、粘度差は(ｃ−a)
と小さくなる。このように、後から充填されたソルダー
ペーストの粘度が回復し前に印刷した時に残ったソルダ
ーペーストの粘度に近づくことになる。さらに、ソルダ
ーペーストが基板に転写されパターン開口部に残ってい
なくても、ステンシルのパターン開口部の側面にはフラ
ックスが薄く残っているので、多少乾燥された状態にあ
る。

【００３７】しかし、残っていたフラックス表面が乾燥
状態にあったとしても、後から印刷されたソルダーペー
ストのフラックスに含まれている溶剤が時間とともに拡
散し均一な濃度になるので、その点からも粘度が均一に
なる。その状態で、基板ホルダーを下げ、ステンシルと
基板を離した時には、前に印刷した時に残ったソルダー
ペーストと後から充填されたソルダーペーストと一緒
に、基板上に印刷され、良好な印刷が可能となる。

【００３８】この効果は、使用するソルダーペーストに
より異なるが、一般的に、前回印刷した時に残ったソル
ダーペーストが次の印刷の時にソルダーペーストが充填
されるまでの時間ｔ１に対し、後から充填したソルダー
ペーストの保持時間ｔ２を５分の１程度以上にすると効
果がある。具体的な実験例によればスキージによる印刷
時間、つまりソルダーペーストにせん断がかかっている
時間（図３に示す時間イ）が約１０秒で、その後次の基
板を印刷する直前までの時間（図３に示す時間ハ）が約
５０秒の条件で印刷した場合において、カスレが発生し
始めた場合、約１０秒（図３に示す時間ロ）以上ソルダ
ーペーストをステンシルのパターン開口部に充填した状
態で保持すると、カスレが解消することが、実験的に確
かめられている。さらに、この条件で印刷しつづけて
も、印圧を上げた時のようにニジミが発生することやス
キージを傷めること無しに印刷が可能となる。

【００３９】このように、ステンシルのパターン開口部
にソルダーペーストを充填した状態で予め設定された保
持時間が経過した後に基板をステンシルから離すことに
より良好な印刷が可能となる。

【００４０】（実施の形態２）図４は本発明第２の実施
形態のステンシル印刷方法を示すものであり、図１の本
発明第１の実施形態に、印刷後の印刷状態を検査するカ
メラ３４を付加したものである。以下、その動作を説明
する。

【００４１】基板１８が搬入コンベア２３から基板ホル
ダー１７上に移動すると、認識カメラ２５で基板１８上
面にある認識マーク(図示せず)を検出し、基板１８の位
置とステンシル１との位置関係を算出する。その結果に
基づいて、基板１８をステンシル下方の所定の場所に移
動する。その後、基板１８の上面とステンシル１の下面
が接触するまで基板１８を上昇させる。その状態で、ス
キージ３をステンシル１の上面に沿って移動させること
で、ソルダーペースト２６をステンシル１のパターン開
口部に充填させる。そのパターン開口部に充填させた状
態で、所定の時間経過後、基板ホルダー１７を下げる。
そして、基板排出方向の所定の場所に移動する。そこ
で、カメラ３４を使ってソルダーペーストの印刷状態を
検出し、この印刷状態に応じて保持時間を変動させる。

【００４２】この印刷状態は、長さ、面積、体積のうち
少なくともいずれか一つで判断するものであり、この検
出された印刷状態を予め設定された設定値と比較し、印
刷状態が前記設定値に満たない場合は保持時間を長く
し、印刷状態が設定値を越える場合は保持時間を短くす
るものである。

【００４３】具体的には、長さを示す印刷寸法を測定
し、その印刷寸法が図５(ａ)に示すように、ソルダーペ
ースト３５の印刷状態が基準寸法より大きく且つニジミ
限界寸法より小さい時は、印刷のニジミ傾向と判断す
る。ニジミ傾向と判断すると、次からの基板を印刷する
時に、ソルダーペーストをステンシルのパターン開口部
に充填した状態で保持する保持時間を所定時間だけ短く
し、事前に設定した枚数印刷する。そして、その設定枚
数後の印刷状態を観察する。これは、パターン開口部に
充填した状態で保持する時間を変えても、その効果は２
枚目以降に現れることが多いからである。予め設定した
保持時間の範囲を超えたりまたは０秒にした場合でも、
印刷寸法がニジミ限界寸法より大きくなった時は、ステ
ンシルの下面を手動又は自動でクリーニングを行うよう
にする。

【００４４】また、印刷寸法が図５(ｃ)に示すように、
ソルダーペースト３７の印刷状態が基準の寸法より小さ
く且つカスレ限界寸法より大きい時は、印刷のカスレ傾
向と判断する。カスレ傾向と判断すると、次の基板を印
刷する時に、ソルダーペーストをステンシルパターン開
口部に充填した状態で保持する時間を、所定の時間だけ
長くする。寸法が限界寸法より小さくなった時は、ステ
ンシル下面を吸引しながらクリーニングを行うと同時
に、あらかじめ設定してある最大時間の間、ソルダーペ
ーストをステンシルのパターン開口部に充填した状態で
保持する。

【００４５】なお、以上の説明ではニジミ傾向にあるか
ないか、及び、カスレ傾向にあるかないかの印刷状態を
知るために印刷されたソルダーペーストの印刷寸法を測
定することで判定したが、印刷状態をより正確に測定す
る為に、印刷されたソルダーペーストの面積を測定して
判定しても良い。さらに、印刷するパターン形状が複雑
で大きさの違いも大きい時は３次元測定装置を設置し、
印刷されたソルダーペーストの体積を測定して判定して
も良い。

【００４６】また、印刷状態を示す印刷状態値として、
複数個所を測定して求めた平均値として採用しても良い
し、最大値と最小値を除いた値の平均値あるいは各レベ
ルに重みを付けた平均値など各種統計処理方法を採用し
て求めた値でも良い。これらについては、印刷不良の発
生状況に合わせて選択すればよい。たとえば、設置場所
の雰囲気温度の変化が大きく、基板全体でニジミやカス
レが発生する場合は、複数個の測定個所の平均を取るの
が良いし、微小チップの印刷があり、その部分で不良の
発生が多発する場合は、その部分を優先的に測定し、そ
の体積を検出するのがよい。

【００４７】また、上記説明では、保持時間をタイマー
で設定すると説明したが、各種印刷条件を調整するパラ
メータの中に予め登録しておき、このパラメータを変更
することで保持時間を変更するようにすれば、スキージ
の印圧等の他の印刷条件とともに設定することができ
る。

【００４８】また、印刷状態値は、基板に印刷後のソル
ダーペーストの長さ又は面積あるいは体積のいずれか一
つとして説明したが、これらを組み合わせて使用すると
より一層精度のよい判断ができる。

【００４９】さらに、図４の搬入コンベア２３に基板検
出センサー(図示せず)を取り付けることで基板の待機ス
テーション機能を設け、基板ホルダー１７部を印刷ステ
ーションとし、搬出コンベア２４にも基板検出センサー
(図示せず)を取り付けることで印刷後の待機ステーショ
ン機能を設ける。さらに、後工程に電子部品装着機をつ
ないだラインを構成する。そして、通常の印刷時には、
搬出コンベア２４の待機ステーションに基板が無い状態
になると、基板を搬入コンベア２３から基板ホルダー１
７に移動させ印刷するようにしておく。

【００５０】そして、後工程の何かが原因で印刷後の待
機ステーションに一定以上の時間基板が停滞している
と、新しくステンシルと基板とを所定の位置に重ね、ス
テンシル上面に沿ってスキージを移動させることによ
り、ステンシルのパターン開口部にソルダーペーストを
充填する。この状態で、あらかじめ設定してある時間保
持するか、または印刷後の待機ステーションの基板が排
出されるまで保持するようにする。以上のようにするこ
とで、本願特許の印刷方法を実現できる印刷機が可能と
なる。そして、この方式を採用すると後工程にある機械
のトラブルなどで、急遽長時間印刷機が停止する場合で
あっても、ステンシルパターン開口部にはんだを充填し
た状態で保持できるので、印刷不良を発生させない印刷
装置が可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明の印刷方法によれ
ば、ステンシルのパターン開口部にソルダーペーストを
充填した状態で一定時間保持後、基板をステンシルから
離すようにすることにより、印刷のニジミやカスレなど
を起こさず、不良の発生しない印刷をすることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態による印刷方法を示す
概略構成図

【図２】ステンシルのパターン開口部にソルダーペース
トを充填した状態を示す縦断面図

【図３】ソルダーペーストにせん断力をかけ続けたとき
と放置しつづけた時の粘度と時間の関係を示した図

【図４】本発明の第二の実施形態による印刷方法を示す
概略構成図

【図５】印刷状態を示す平面図

【図６】従来の印刷方法を示す概略縦断面図

【図７】印刷の状態を示す縦断面図

【図８】印刷不良であるカスレ発生の状況を示す縦断面
図

【図９】正しく印刷された後のステンシルと基板の状態
を示した縦断面図

【図１０】印圧をかけたときのスキージの撓み状態を示
した縦断面図

【図１１】印圧をかけすぎた時の状態を示した縦断面図

【符号の説明】

１ ステンシル ３、４ スキージ １３ 可動テーブル １７ 基板ホルダー １８ 基板 ２３ 搬入コンベア ２４ 搬出コンベア ２５ 基板位置決め用カメラ ２６ ソルダーペースト ２７ パターン開口部に充填されたソルダーペースト ２８ 印刷された基板上のソルダーペースト ２９ パターン開口部に残ったソルダーペースト ３０ パターン開口部の側面に残っているフラックス ３１ ステンシルとスキージの接触角度 ３２ 前回印刷した時にステンシルパターン開口部に残
ったソルダーペースト ３３ 今回印刷した時にステンシルパターン開口部に充
填されたソルダーペースト ３４ 印刷状態を検査するカメラ ３５ ニジミ傾向にあるソルダーペースト ３７ カスレ傾向にあるソルダーペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千野 郁子 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 Ｆターム(参考） 2C035 AA06 FA23 FA28 FA29 FB24 FB28 FB33 FC08 FD01 FD05 FD37 5E319 AC01 BB05 CD29 GG03 GG15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステンシルを基板上の所定の位置に重ね、
   ステンシル上面に沿ってスキージを移動させ、ステンシ
   ルのパターン開口部にソルダーペーストを充填した後、
   基板をステンシルから離して、基板にソルダーペースト
   を印刷する方法において、前記ステンシルのパターン開
   口部にソルダーペーストを充填した状態で予め設定され
   た保持時間が経過した後に前記基板を前記ステンシルか
   ら離す印刷方法。
2. 【請求項２】前記保持時間は、基板に印刷されたソルダ
   ーペーストの印刷状態に応じて変動させる請求項１記載
   の印刷方法。
3. 【請求項３】前記印刷状態は、基板に印刷後のソルダー
   ペーストの長さ又は面積あるいは体積の少なくともいず
   れか一つを印刷状態値とし、この印刷状態値を予め設定
   された基準値と比較し、前記印刷状態値が前記基準値に
   満たない場合は前記保持時間を長くし、前記印刷状態値
   が前記基準値を越える場合は前記保持時間を短くする請
   求項２に記載の印刷方法。
4. 【請求項４】前記保持時間は、各種印刷条件を調整する
   パラメータの中に登録しておき、このパラメータを変更
   して前記保持時間を設定する請求項１〜３のいずれか一
   つに記載の印刷方法。
5. 【請求項５】前記印刷状態値は、複数個所を測定して求
   めた平均値若しくは複数個所を測定して統計処理した値
   である請求項３記載の印刷方法。
6. 【請求項６】ステンシルを基板上の所定の位置に重ね、
   ステンシル上面に沿ってスキージを移動させ、ステンシ
   ルのパターン開口部にソルダーペーストを充填した後、
   基板をステンシルから離して、基板にソルダーペースト
   を印刷する印刷装置において、前記ステンシルのパター
   ン開口部にソルダーペーストを充填した状態で予め設定
   された保持時間が経過した後に前記基板を前記ステンシ
   ルから離す制御部を備えた印刷装置。
7. 【請求項７】基板を印刷する前の搬入コンベアに基板の
   有無を検出するセンサーを設けた待機ステーションと、
   基板ホルダー部がある印刷ステーションと、搬出コンベ
   アに基板の有無を検出するセンサーを設けた印刷後の待
   機ステーションを備えた印刷システムの後工程に、基板
   に部品を装着する電子部品装着機を配置したラインにお
   いて、前記印刷後の待機ステーションに予め設定された
   設定時間を越えて基板が停滞している場合、新しくステ
   ンシルと基板とを所定の位置に重ね、ステンシル上面に
   沿ってスキージを移動させることにより、ステンシルの
   パターン開口部にソルダーペーストを充填した状態で、
   あらかじめ設定してある時間保持するか、または印刷後
   の待機ステーションの基板が排出されるまで保持する印
   刷装置。