JP2004255853A

JP2004255853A - スクリーン印刷機及びその運転方法

Info

Publication number: JP2004255853A
Application number: JP2003052240A
Authority: JP
Inventors: Akio Igarashi; 章雄五十嵐; Yoshinori Hayashi; 佳典林
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】微細パターンの印刷であっても、マスクの開口部に充填されたクリームはんだを効果的に電子回路基板に転写でき、しかも、クリームはんだ成分の電子回路基板へのにじみ出しが少ない装置が要望されている。
【解決手段】Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターンを開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられた位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘッド、これらの機構を制御する制御装置を備えたスクリーン印刷機において、版枠に水平方向の振動を与える加振器を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路基板にクリームはんだを供給するために用いるスクリーン印刷機に係り、特に、微細パターンの印刷時に良好な印刷性能を得ることのできるスクリーン印刷機及びその運転方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクリームはんだ印刷機では、電子回路基板への転写パターンが微細化する傾向にある。転写パターンの微細化に伴なって、マスクの開口部面積が減少し、版離れ時において開口部壁面と充填されたクリームはんだ間に生ずるずり応力に起因する抵抗力と、基板へのクリームはんだの粘着力の差が小さくなり、マスク開口部に充填されたクリームはんだを容易にマスク開口部から抜くことができず、マスク開口部にクリームはんだが残留する。その結果、電子回路基板に転写されるクリームはんだの量が減少する。さらに、転写されたクリームはんだの形状も安定せず、はんだ付不良が発生する。
【０００３】
クリームはんだ印刷機において、版離れ動作時にマスクの開口部に充填されたクリームはんだを効果的に電子回路基板に転写するためには、マスク開口部の壁面においてクリームはんだの粘度を低下させることが有効であることと、クリームはんだに微振動を与えるとクリームはんだの粘度低下が生ずることは下記特許文献に開示されている。
【０００４】
特に、特許文献１には、電子回路基板を所定の印刷位置に移動させ、かつ所定の印刷高さへ上昇させることが可能な位置決め装置を持つクリームはんだ印刷機において、電子回路基板を振動させることを可能とする軸を位置決め装置に備え、版離れ動作が前記位置決め装置の平面方向の振動および上下方向の振動を伴って行われることを特徴とする版離れ方法が開示されている。この方法は、クリームはんだが固体であるはんだ粒と粘弾性であるフラックス及び液体の溶剤を混練したチキソトロピック物質であり、振動を加えることによってその粘度が変化する特徴があることを利用し、版離れ動作時にマスク開口部壁面と接触する部分のクリームはんだの粘度すなわち、はんだのずり応力を低下させて版離れし易くするというものである。
【０００５】
又、特許文献２には、版離れに際し、マスクを印刷材料の最適版離れ温度に加熱し、又はマスクもしくは被印刷物に上下方向の微振動を与えることにより、パターン孔の内周面と印刷材料との界面乖離を生じさせる方法が開示されている。この引用例で開示されているのは被印刷物（電子回路基板）を上下方向に加振する構成である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２７３４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−５８６４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１の方法では、基板に振動を与えた場合には基板と接触している部分のはんだの粘度も低下し、はんだを開口部から抜くために必要な基板とはんだとの間の粘着力も低下する。このため、必ずしも版離れ性能が向上しないという問題がある。さらに、基板を上下に加振すると、マスクと基板との間に隙間が生ずるため、クリームはんだの成分が基板ににじみ出すという新たな問題を誘起する。また、位置決め装置は基板を固定して移動させる必要から重量的にも大きな部材で形成されており、加振のために大きな力が必要となる。
【０００８】
特許文献２の方法でも、版離れ動作時には特許文献１と同様の問題が生じる。また、特許文献２にはマスクに微振動を与えるための具体的な方法が開示されていないが、開示された実施例から類推すると、電子回路基板に微振動を与えると同様にマスクを上下方向の加振するものと解釈することができる。しかしながら、マスクは通常、０．１ｍｍ程度以下の薄膜であり、マスクの一部を加振してもマスク全体を振動させることは困難である。また、マスクを貼った枠（版枠）を縦方向に加振しても、版枠は版枠受けに、そしてマスクは印刷テーブルに支承されているため、マスクに振動を伝えることは実質的に困難である。
【０００９】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明はクリームはんだ印刷機における版離れ動作時に、マスク開口部壁面におけるクリームはんだの粘度を低下せしめてマスクの開口部に充填されたクリームはんだを効果的に電子回路基板に転写でき、しかも、クリームはんだ成分の電子回路基板へのにじみ出しが少ないクリームはんだ印刷機及びその運転方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のクリームはんだ印刷機ではマスクを貼り付けた版枠に水平方向の微振動を与える加振器を設け、マスク開口部にクリームはんだを充填した後に、一定時間版枠（マスク）を水平方向に加振し、その後印刷テーブルを下降させて版離れ動作を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図３を用いて詳しく説明する。
【００１２】
図１は本発明のスクリーン印刷機の構成を示す概略図である。図２は、本発明のクリームはんだ印刷機の版枠及びマスクの上面図である。
【００１３】
図１において、１はスクリーン印刷機の本体フレームであり、本体フレーム１の上部には１対のガイドレール２によって案内され、図上前後方向に移動可能にスキージヘッド３が設けられている。４はスキージヘッド３を水平方向に移動するためのボールスクリューで、駆動機構（モータ）１８により駆動される。
【００１４】
スキージヘッド３にはスキージ５が搭載されている。スキージ５はスキージ昇降シリンダ６によって上下方向に移動できる。本体フレーム１には版枠受け７が設けられており、版枠受け７には印刷パターンを開口部として持つスクリーン（マスク）８を張った版枠９がセットされるように構成されている。１０は印刷テーブルであり、ＸＹθテーブル１１とテーブル昇降機構（特に図示せず）を備えている。印刷テーブル１０の上面には基板受け取りコンベア１２が設けられており、基板搬入コンベア１３によって搬入された基板１５を印刷テーブル１０上に受け取り、印刷が終了すると基板搬出コンベア１４に基板１５を排出する。全自動スクリーン印刷機においてはマスク８と基板１５の位置合わせを自動的に行なう機能を備えている。１６はマスク８と基板１５のそれぞれに設けられた位置合わせ用マークを撮像し、位置を認識するためのＣＣＤカメラである。
【００１５】
図２に示すように、版枠９には、水平方向の加振力を与えるための加振器２０が設けられている。又加振器２０の取り付けた版枠受け７部とは、反対側の版枠受け７部には版枠９の位置決めのためのストッパ２５が設けてある。図３に示すように、このストッパ２５は、版枠に水平方向に加振力を作用させたとき、版枠７全体が水平方向（加振方向）に振動できるように所定の弾性力を有する弾性体からなる。なお版枠受け７自体を弾性体としても良い。又版枠９は上下方向には振動しないように、版枠受け７に上下方向は剛体接触するように支持されている。例えば、版枠受けに版枠をセットするとき、版枠が版枠受け内を水平に移動可能なようにベアリング等のコロを設けて移動できるようにして、上下は移動できないように構成している。このように構成すると、版枠全体が水平方向に振動し、版枠に取り付けられたマスクもまた版枠の振動に伴なって水平方向に振動すると共に、上下にも微小振動を発生して、基板上に塗布されたクリームはんだのマスクとの接触部の粘度が低下する。なお、水平方向加振器２０は、スキージ５によりマスク８を介して基板１５にクリーム半田を塗布した後、マスク８にスキージ５を接触させた状態で動作させる。水平方向加振器２０を動作させると、版枠９はストッパ側の弾性体の作用によって水平方向（図２の上下方向（矢示方向））に振動する。この時版枠９に取り付けられたマスクは矢示方向の振動するだけなく、上下方向（基板方向）にも微小振動を発生する。
なお前述の実施例では、加振源と反対側の版枠受け部の水平方向を弾性体を介して支持して版枠全体を水平方向に振動するように加振した。他の方法として、図４に示すように加振源と反対側の版枠受け、及び加振方向に対して左右方向の版枠受けをコの字形状に形成し、そこに版枠が嵌め込まれるように構成している。このように構成することで、版枠は、版枠受けに対して水平方向及び、上下方向に移動せずに剛体接触するように支持される。もし上下方向等に移動する場合は、図示していないクランプ機構を付加して、加振源側の版枠をのぞいて他の部分が版枠受けに対して移動しないようにしても良い。本構成では、加振源側の版枠のみ水平に加振できる剛性のフレームとしてある。この版枠部分に水平方向の加振力を加えることで、版枠に取り付けられたマスクに水平方向の振動が伝わる。この時、マスクの他端側が固定されているため、前述の水平方向の加振力によりマスクは水平方向だけでなく上下方向の微振動が生じる。
【００１６】
これにより、マスク開口部付近のクリームはんだの粘度が低くなり、マスクから容易に（糸引き等の現象を発生せず）クリームはんだを基板に転写することが可能になる。このように版枠を加振するために加振器２０は小さな駆動力を発生すればよく、装置の小型化を図ることができると共に加振源に対する追従性も良い。又基板を保持するＸＹθテーブル側には振動は伝達せずに、基板に接触しているクリームはんだの部分には振動が伝達しないため、その部分のクリームはんだの粘度は低下せず、マスク開口部のクリームはんだ部分の粘度の低下に伴ないマスクの版離れが良くなる。
【００１７】
図５は本発明のクリームはんだ印刷機の運転順序を示すフローチャートである。以下、図５を用いて本発明のスクリーン印刷機の動作を説明する。
【００１８】
クリームはんだを印刷される基板１５は、基板搬送コンベア１３によって基板受け取りコンベア１２に供給され、印刷テーブル１０上の所定の位置に固定される（３１）。続いてＣＣＤカメラ１６が基板１５及びマスク８に設けられた位置認識用マーク（図示せず）を撮像し、制御装置（図示せず）に転送する（３２）。制御装置内の画像処理装置（図示せず）では、画像データからマスク８と基板１５の位置ずれ量を求め、その結果に基づいて制御装置は印刷テーブル１０のＸＹθテーブル１１を動作させてマスク８に対する基板１５の位置を修正する（３３）。その後、印刷テーブル１０が上昇し、基板１５とマスク８を接触させる（３４）。そして、スキージ昇降シリンダ６によってスキージ５が下降し（３５）、スキージヘッド３の移動によってマスク８上に供給されていたクリームはんだがマスク８の開口部に充填される（３６）。スキージ５は一定距離ストロークした後に停止させ、スキージがマスクに接触した状態で版枠９に設けた加振器２０（図２）によって、版枠９に水平方向の加振力を与え、版枠９及びマスク８を加振する（３７）。
【００１９】
版枠受け９に上下方向の振動を加えても、版枠９が版枠受け７で上下方向に支承されていることと、マスク８の下面には印刷テーブル１０に載置された電子回路基板１５が接触しているため、マスク８に対して十分な振動を発生させることができない。それに対し、版枠９を水平方向に加振すると、版枠９を版枠受け７に固定してあっても、版枠９に加えた振動が固体振動としてマスク８に伝達され、マスク８に水平方向の振動を発生させる。さらに、その振動がマスク８に対し、上下方向の振動を誘起することも実験によって観察されている。
【００２０】
その結果、マスク開口部と接触しているクリームはんだの界面に粘度の低下が生ずるが、振動を与えることによってクリームはんだに粘度の低下を生じさせるためには一定の時間加振を継続することが必要である。そのために、本発明では、一定時間加振器２０を動作させた後に、スキージ５を上昇させ（３８）、かつ印刷テーブル１０を下降させる（３９）。それによってマスク８と基板１５が離れ、マスク８の開口部に充填されたクリームはんだは基板１５に転写される（３９）。なお、印刷テーブル１０が下降を開始し、はんだがマスク開口部から完全に抜けるまで版枠９の加振を継続してもよい。そして、クリームはんだ印刷された基板１５は基板搬出コンベア１４を経て次工程に送られる（４０）。
【００２１】
以上のように、本印刷方法では、マスク開口部にクリームはんだを圧入した後、所定時間マスク側に微小振動を加えることで、マスク開口部付近のクリームはんだのみ粘性を低下させるため、マスクからクリームはんだを容易に分離する事が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のクリームはんだ印刷機を用いることによって、微細パターンの印刷であっても、マスクの開口部に充填されたクリームはんだを効果的に電子回路基板に転写でき、しかも、クリームはんだ成分の電子回路基板へのにじみ出しが少ない良好な印刷を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリームはんだ印刷機の構成と動作を説明するための概略図である。
【図２】本発明のクリームはんだ印刷機の版枠及びマスクの上面図である。
【図３】本発明のクリームはんだ印刷機の版枠支持部の模式図である。
【図４】本発明のクリームはんだ印刷機の版枠支持の他の実施例の模式図である。
【図５】本発明のクリームはんだ印刷機の運転順序を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…本体フレーム、３…スキージヘッド、５…スキージ、６…スキージ昇降シリンダ、８…マスク、９…版枠、１０…印刷テーブル、１５…基板、２０…加振器。

Claims

Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターンを開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられた位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘッド、これらの機構を制御する制御装置を備えたスクリーン印刷機において、版枠に水平方向の振動を与える加振器を設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
請求項１記載のスクリーン印刷機において、前記加振器に対向する側の版枠受け部に水平方向に弾性力が作用するように弾性体を設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
請求項１記載のスクリーン印刷機において、前記版枠を版枠受けに上下方向に移動しないよう保持することを特徴とするスクリーン印刷機。
請求項１記載のスクリーン印刷機において、前記加振器を設け、加振器を設けた側の版枠以外の版枠部を加振方向及び化し本稿に垂直方向に動かないように版枠受けに剛に支持する構成としたことを特徴とするスクリーン印刷機。
Ｘ軸、Ｙ軸及びθ軸の位置決め機構と昇降機構を備えた印刷テーブル、版枠に貼られ転写パターンを開口部として有するマスク、基板とマスクに設けられた位置決めマークを撮像するカメラ、スキージ、スキージ昇降機構および水平方向移動機構を備えたスキージヘッド、これらの機構を制御する制御装置及び版枠に水平方向の振動を与える加振器を砂得たスクリーン印刷機において、
前記マスク開口部にクリームはんだを充填した後に、一定時間版枠を水平方向に加振し、その後に印刷テーブルを下降させて版離れ動作を行うようにしたことを特徴とするスクリーン印刷機の運転方法。