JP2004136622A - スクリーン印刷機のスキージのクリーム半田溜まりからの離間方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はクリーム半田溜まり（ｍ）からスキージ８を離間する際に、スクリーン上にクリーム半田が倒れ込むことを防止することで、スクリーン位置認識のエラーや誤判定の防止と、印刷の作業性効率の向上と、半田表面の酸化を防止し、被印刷物の機械的あるいは電気的性能の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】本発明は、スキージ８がクリーム半田溜まり（ｍ）から離間する際、スキージ８を上昇させながら印刷方向へ相対移動させ、スキージ８の隅角部８ａの軌跡ｎと、スクリーンＳの成すの角をβとし、スキージ８とスクリーンＳの成す角をαとすると、β≦α（αは、６０°が好ましい。）とすることにより、スキージ８の隅角部８ａが、常にクリーム半田溜まり（ｍ）に沿って、若しくは、押し付けながらＷ方向へ上昇し、クリーム半田の倒れ込みを防止する。
【選択図】　図３

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン印刷機のスキージが、スクリーン上をクリーム半田を掻き取りながら摺動し、スクリーンの一終端において残留したクリーム半田により形成されるクリーム半田溜まりからスキージを離間させる方法に関するものである。
【従来の技術】
従来より回路基板上に、印刷パターンを形成するための開口部を有するスクリーンを載置し、該スクリーン上にクリーム半田を供給し、スキージによってクリーム半田を前記開口部上に掃引することにより、回路基板上に印刷パターンを形成するようにしたスクリーン印刷機が知られている。
スキージが、スクリーン上をクリーム半田を掻き取りながら摺動し、スクリーンの一終端まで摺動し、スクリーンの一終端には、スキージにより掻き寄せられた残留したクリーム半田による溜まり（以下、クリーム半田溜まり（ｍ）と云う。）が形成されている。このクリーム半田溜まり（ｍ）からスキージを離間させる際に、従来においては、図５に示すように、スキージを真上に上昇させ離間していた。このため、前記クリーム半田溜まり（ｍ）からスキージに付着したクリーム半田がスキージが上昇するにつれてスキージ先端全域に渡りカーテン状に持ち上がり、伸長し、最終的には、スキージ先端から切れて、印刷方向とは反対側のスクリーン面上に倒れ込む（ｍａ）という現象が発生していた。また、この現象は、スキージの上昇ストロークが大きいほど伸長度合いが大きくなり、倒れ込み量（ｍａ）も大きくなっていた。
【問題が解決しようとする課題】
上述したスクリーン印刷機では、スクリーンの開口部へクリーム半田が倒れ込むことにより、次の印刷時に印刷むらが生じることがあった。また、クリーム半田が倒れ込むことにより、スクリーン位置の認識のためにスクリーン面上に設けられた位置認識用マーク上にクリーム半田が倒れ込み、カメラによるスクリーン位置認識ができなくなり、スクリーン印刷エラーが生じたり、誤判定の原因となっていた。また、クリーム半田が倒れ込むことによるクリーム半田の表面積が広がることにより、クリーム半田表面の酸化が起こり、リフロー工程（スクリーン印刷後、クリーム半田パターンに部品をマウントした後、炉で半田を溶解させて基板に部品を溶接させる工程）において半田のぬれ性（半田が溶解するとき、金属表面にぬれたように広がる現象）が悪くなり、金属表面で半田がはじかれ、表面張力により半田が小球となり、ボイドやピンホール等が起こり、クラック発生の起点となり、機械的あるいは電気的な性能の劣化を起こす原因となっていた。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、クリーム半田溜まり（ｍ）からのスキージを離間させる際に、スクリーン上にクリーム半田の倒れ込みを防止することで、スクリーン位置認識のエラーや誤判定を防止し、スクリーン印刷の作業性効率の向上を図り、クリーム半田表面の酸化を防止し、スクリーン印刷の機械的あるいは電気的性能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した目的を達成するために、スクリーン印刷機のスキージがスクリーン上をクリーム半田を掻き取りながら摺動し、スクリーンの一終端において、スキージにより掻き取られたクリーム半田により形成されたクリーム半田溜まりからスキージが上昇し離間する際に、スキージに付着し、伸長したクリーム半田がスキージの先端部から切れることにより、クリーム半田溜まりに残留した伸長部がスクリーン上に倒れ込むことを防止する方法であって、スキージを、クリーム半田溜まりから上昇させつつ印刷方向へ相対的に移動させることを特徴とする。
また、前記スキージがクリーム半田溜まりから離間するときのスキージ先端部の軌跡が、スクリーンに対して成す角度をβとし、スクリーンに対してスキージの成す角度をαとすると、β≦αとすることを特徴とする。
また、前記スキージがクリーム半田溜まりから離間するときのスキージ先端部の軌跡が、スクリーンに対して成す角度をβとし、β≦６０°とすることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、スクリーン印刷機の要部の正面図、図２は図１のＥ−Ｅ断面図、図３は、スキージがクリーム半田溜まりから離間する状態を示す説明図である。図４は、同じく、スキージがクリーム半田溜まりからの離間する状態を時系列的に示す説明図である。
これらの図において、１は印刷スクリーンＳを介して回路基板Ｐ上にスクリーン印刷を行う印刷手段であり、スクリーン印刷機のハウジングＨに水平方向に延びるＸ軸の方向（図２の矢印ｘ方向）に移動可能に取り付けられたフレーム２を有しており、該フレーム２はモータ等の駆動手段（不図示）によって移動するようになっている。
フレーム２の内部には、スキージヘッド支持部材３がガイド部材（不図示）によって上下方向に移動可能に取り付けられている。また、フレーム２の内部には、垂直方向に延び、ボールネジからなる回転軸４が中心線まわりに回転可能に取り付けられており、該回転軸４はスキージヘッド支持部材３の一端に固着されたボールナット５に螺合している。回転軸４の上端は、フレーム２に固着されたパルスモータ６の回転軸にタイミングベルト７を介して連結されており、パルスモータ６を駆動するとスキージヘッド支持部材３が上下方向に移動する。
スキージヘッド支持部材３には、Ｙ軸方向（図１の矢印ｙ方向）に対向配置され、下端にスキージ８が取り付けられた一対のスキージヘッド９、９が上下方向（図２の矢印ｚ方向）に駆動自在に支持されている。該スキージヘッド９は、スキージヘッド支持部材３の上面に固着されたエアシリンダ１０のロッド１０ａに連結されており、エアシリンダ１０を駆動するとスキージヘッド支持部材３に対して上下方向に移動する。エアシリンダ１０及びパルスモータ６は、スクリーン印刷機の動作を制御する制御装置（不図示）に接続されている。
印刷スクリーンＳは、印刷手段１の下方に設けられたスクリーン支持枠１１に水平に支持されている。スクリーン支持枠１１は、ハウジングＨにＹ軸方向に移動可能に取り付けられており、モータ等の駆動手段（不図示）によって移動するようになっている。回路基板Ｐは、搬送コンベア（不図示）によって、印刷位置に設けられた基板支持テーブル１２上に載置されるとともに印刷終了後に基板支持テーブルから搬出される。基板支持テーブル１２は、モータ等の駆動手段（不図示）によって、Ｘ軸方向に移動するとともに水平面内で回転するようになっており、前記制御装置（不図示）が、ＣＣＤカメラ（不図示）が撮像した回路基板Ｐと、ＣＣＤカメラ１３が撮像した、スクリーンＳの画像情報に基づいて基板支持テーブル１２及びスクリーン支持枠１１を駆動し、回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置合わせを行うようになっている。
詳細に説明すると、スクリーンＳ上の位置認識用マークを撮像するＣＣＤカメラ１３と、基板Ｐ上の位置認識用マークを撮像するＣＣＤカメラ（不図示）とを有している。カメラ１３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動してスクリーンＳ上の二個の位置認識用マーク（不図示）を撮像する。その画像は制御装置に送られ、認識ボード（不図示）に記憶される。制御装置は、認識ボードに記憶された画像から各位置認識用マークの位置を認識し、その位置情報をメモリに記憶する。そして、基板Ｐの位置認識用マークの位置情報と比較し、基板ＰとスクリーンＳの相対的な位置ずれ量を算出し、制御装置は、この位置ずれ量に基づいて基板ＰとスクリーンＳの間の相対的な位置ずれを補正する。
次に、このスクリーン印刷機の動作について説明する。印刷工程では、まず、搬送コンベア（不図示）によって基板支持テーブル１２上に搬送されてきた回路基板Ｐと印刷スクリーンＳの位置ずれ補正が行われた後、半田ペースト供給手段（不図示）によって印刷スクリーンＳ上に半田ペーストが供給される。そして、図２で示すように、右側のスキージヘッド９が、スキージ８の先端の隅角部８ａが印刷スクリーンＳの上面に当接する位置まで下降し、印刷手段１全体が図２の左方向に移動して回路基板Ｐ上にパターンを印刷する。
印刷が終了し、右側のスキージが左側終端部Ｌｆに位置すると、図３に示されるように、右側スキージ８により掻き寄せられたクリーム半田溜まり（ｍ）が形成され、スキージヘッド支持部材３がさらに右側へ相対的に移動しながら上昇すると、クリーム半田溜まり（ｍ）のスキージ８により堰き止められたクリーム半田溜まり（ｍ）の右端部分が、スキージ８の隅角部８ａが、スクリーン面に対してβの傾斜角を成す軌跡ｎ（図３においてｗ方向）上を移動することにより、スキージ８がクリーム半田溜まり（ｍ）の右端部分に沿って、若しくは、クリーム半田溜まり（ｍ）の右端部分を押し付けながら軌跡ｎ上をＷ方向へ上昇して、所定の高さでスキージヘッド９が停止し、スキージ８が停止する。
そして、搬送コンベヤによってこの回路基板Ｐが基板支持テーブル１２から搬出されるとともに新しい回路基板Ｐが基板支持テーブル１２上に載置される。前回と同様にスクリーンＳと基板の位置ずれ補正が行われた後、左側のスキージヘッド９のスキージ８の先端隅角部８ａが印刷スクリーンＳの上面に当接する位置まで下降し、印刷手段１が図２の右方向に移動して、クリーム半田溜まり（ｍ）を掻き取りながら回路基板Ｐに印刷を行う。
前記スキージ８が、クリーム半田溜まり（ｍ）から離間する際の隅角部８ａがたどる軌跡ｎについて説明すると、図３に示すように、スキージ８が、クリーム半田溜まり（ｍ）からスキージ８の隅角部８ａが上昇しながら印刷方向へ相対的に移動する時の軌跡ｎ（図３のｆ−ｇ−ｊを結ぶ直線）とスクリーンＳの成す角度βは、スキージ８とスクリーンＳの成す角度αと同じ、若しくは、αより小さくする。すなわち、β≦αとすることにより、図３及び図４に示すように、スキージ８の隅角部８ａが、常にクリーム半田溜まり（ｍ）に沿って、若しくは、クリーム半田溜まり（ｍ）を押し付けながらＷ方向へ相対移動することにより、クリーム半田溜まり（ｍ）からスキージ８が離間する際に、伸長部（ｍａ）が発生しにくくなるか、もし、伸長部（ｍａ）が発生したとしてもクリーム半田溜まり（ｍ）上に付着することとなる。したがって、図５に示す従来のような、クリーム半田溜まり（ｍ）がスキージ８に引かれ、クリーム半田溜まり（ｍ）の左端部分の頂部が伸長し、切れて、スクリーンＳ面に折れ曲がり、倒れ込むようなことは起こらない。
また、スクリーンＳとスキージ８が成す角αは、一般に６０°が良好とされており、したがって、βは、β≦６０°が好ましい。
上述したような本発明のスキージの離間方法により、従来のようなクリーム半田溜まり（ｍ）からスキージ８へ伸長したクリーム半田がスクリーンＳ面上へ倒れ込み、スクリーンＳ上の位置認識用マークが隠れ、カメラ１３による位置認識用マークの撮像ができなくなり、位置ずれ補正ができなくなったり、誤判定が生じることがない。
また、従来のように、クリーム半田が伸長して、倒れ込むことによりクリーム半田の表面積が広くなり、広い面積で外気に曝されることによりクリーム半田表面が酸化することが少なくなり、半田付け部の機械的あるいは電気的性質に悪影響が少なくなり、半田付けの品質向上を図ることができる。一般的に半田の表面が酸化されると、その酸化皮膜を通常のフラックスでは除去することができなくなり、結果として半田がぬれ（Ｗｅｔｔｉｎｇ）なくなり、半田が金属表面からはじかれ、表面張力により小球になることにより、ボイドやピンホール等を形成し、クラック発生起点にもなり、半田付け部の機械的な脆性を招き、電気伝導性が悪くなったりする。
また、スキージ８の上昇ストロークの高低であるが、低い場合は、クリーム半田がスキージ面全体にカーテン状に延び、それを切るためにある程度上昇ストロークを高くするのであるが、従来においては高くすると非常に伸長部が長く伸び、倒れ込み量が非常に大きくなっていた。しかし、本発明においては、上昇ストロークを大きくしても倒れ込み現象が発生せず、クリーム半田を確実に処理することができる。
また、前記上昇ストロークは大きい方が、印刷を行っているスキージの動作やクリーム半田の状態が、もう片方の上昇しているスキージに邪魔されることなく観察することができ、スキージやクリーム半田の印刷状態を確実に確認することができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスクリーン印刷機のスキージのクリーム半田溜まりからの離間方法を用いることにより、半田の倒れ込み現象が少なくなることにより、スクリーンの位置認識性能の向上を奏するとともに、半田付けの機械的及び電気的性能の向上を奏することができる。また、スキージの上昇ストロークを問題無く大きくすることができ、スクリーン印刷のスキージやクリーム半田の印刷状態を確実に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の要部正面図
【図２】同じく、図１のＥ−Ｅ断面図
【図３】同じく、スキージのクリーム半田溜まり（ｍ）からの離間状態を示した概略説明図
【図４】同じく、スキージのクリーム半田溜まり（ｍ）からの離間状態を時系列的に示した概略説明図
【図５】従来のスキージのクリーム半田溜まり（ｍ）からの離間状態を時系列的に示した概略説明図
【符号の説明】
８　　　　スキージ
Ｓ　　　　スクリーン
Ｌｆ　　　一終端
ｍ　　　　クリーム半田溜まり
ｍａ　　　伸長部
ｎ　　　　軌跡
β　　　　スクリーンに対して軌跡の傾き角
α　　　　スクリーンに対してスキージの傾き角

Claims (3)

1. スクリーン印刷機のスキージがスクリーン上をクリーム半田を掻き取りながら摺動し、スクリーンの一終端において、スキージにより掻き取られたクリーム半田により形成されたクリーム半田溜まりからスキージが上昇し離間する際に、該スキージに付着し、伸長したクリーム半田がスキージの先端部から切れることにより、クリーム半田溜まりに残留した伸長部がスクリーン上に倒れ込むことを防止するスキージの離間方法であって、
   前記スキージを、前記クリーム半田溜まりから上昇させつつ印刷方向へ相対的に移動させることを特徴とするスクリーン印刷機のスキージのクリーム半田溜まりからの離間方法。
2. 前記スキージがクリーム半田溜まりから離間するときのスキージ先端部の軌跡が、前記スクリーンに対して傾き角をβとし、また、該スクリーンに対してスキージの傾き角をαとすると、β≦αとすることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷機のスキージのクリーム半田溜まりからの離間方法。
3. 前記スキージがクリーム半田溜まりから離間するときのスキージ先端部の軌跡が、前記スクリーンに対して傾き角をβとし、β≦６０°とすることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷機のスキージのクリーム半田溜まりからの離間方法。

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