JP2005096126A - スキージ装置およびはんだ印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリームはんだの酸化による劣化を防ぐ。
【解決手段】 クリームはんだＨをマスクプレートを介して基板に塗布するスキージブロック１は、クリームはんだＨを収納する収納部２を備える。収納部２は上板６および側板７ａ〜７ｂで囲まれた空間２ａを備える。また、スキージブロック１はローラ３と、ローラ３を挟んで第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂを備え、第１のかき取り板４ａと第２のかき取り板４ｂの間にローラ３が露出した吐出部５を備える。さらに、上板６にクリームはんだＨの供給を受ける供給口６ａを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流動体状のクリームはんだを印刷対象物に塗布するスキージ装置およびこのスキージ装置が組み込まれたはんだ印刷機に関する。詳しくは、壁部で囲まれた収納部にクリームはんだを収納することで、クリームはんだと外気との接触を避けて、クリームはんだの酸化による劣化を防ぐものである。

プリント基板にリード部品を実装する際には、まず、プリント基板のランドにクリームはんだを塗布する作業が必要である。従来より、ランドの配置に合わせて選択的にパターンが形成されたマスクプレートを用い、マスクプレート上のクリームはんだをスキージしてプリント基板に塗布（印刷）するはんだ印刷機が用いられている。従来のはんだ印刷機では、マスクプレート上に供給したクリームはんだを、スキージ板でスキージする構成のものが多い（例えば、特許文献１参照。）。このような構成のはんだ印刷機をオープンスキージタイプと呼ぶ。

さて、プリント基板にリード部品等をはんだ付けする際に用いられるはんだは、従来は有鉛のはんだを用いていた。有鉛はんだは鉛の含有量が約３５％と多いので、外気に触れても酸化しにくく、オープンスキージタイプのはんだ印刷機でも酸化による劣化の問題は少なかった。

特開平１１−０４０９３５号公報

近年、環境問題に対応するため鉛を含まない無鉛はんだの導入が取り組まれている。無鉛クリームはんだは合金組成の関係で酸化し易く、特にＳｎ−Ｚｎ系のクリームはんだは空気中では酸化によって非常に劣化しやすい。このため、従来のオープンスキージタイプのはんだ印刷機では、無鉛クリームはんだを用いると、酸化による劣化が問題となる。

すなわち、クリームはんだの酸化劣化は粘度変化、およびはんだボール等のはんだ付け不良となり、製造ラインの修正工数がかかる等、品質、生産性の問題が大きい。また、クリームはんだの酸化劣化はポトライフが短くなり、従来のはんだ印刷機では１日約１５〜２０％の廃棄処分例もある。

このため、カートリッジ入りクリームはんだ、およびラミネートパック入りはんだ使用の特殊ヘッド採用の印刷機も提供されている。しかしながら、特殊ヘッド採用のはんだ印刷機は、構成が複雑で非常に高価であり、高価なはんだ印刷機の導入はこの装置を用いて製造される製品の価格上昇に繋がる。また、構成が複雑であることから、保守・管理等が非常に難しい。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で安価なスキージ装置およびはんだ印刷機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るスキージ装置は、壁部で囲まれた空間を有し、空間に流動体状のクリームはんだを収納する収納部と、収納部を構成する一の壁部に設けられ、空間にクリームはんだを供給する供給口と、収納部に設けられるローラと、ローラを回転させるローラ駆動機構と、ローラの軸方向に対して交する方向に対向して設けられる第１および第２のかき取り部材と、第１のかき取り部材および第２のかき取り部材の間に形成され、ローラの軸方向に沿って開口して、ローラの外周面の一部が露出する吐出部とを備えたものである。

本発明に係るスキージ装置によれば、収納部に収納されたクリームはんだは、駆動手段によるローラの回転に伴って吐出部から吐出され、印刷対象物に塗布される。収納部は壁部に囲まれた空間にクリームはんだを収納するので、クリームはんだは外気と触れにくい構造となっている。

本発明に係るはんだ印刷機は、上述したスキージ装置が組み込まれたものである。すなわち、クリームはんだを印刷対象物に塗布するスキージ装置と、印刷対象物に選択的にクリームはんだを塗布するマスクプレートと、スキージ装置にクリームはんだを供給するはんだ供給装置とを備えたはんだ印刷機において、スキージ装置は、壁部で囲まれた空間を有し、空間に流動体状のクリームはんだを収納する収納部と、収納部を構成する一の壁部に設けられ、空間にクリームはんだを供給する供給口と、収納部に設けられるローラと、ローラを回転させるローラ駆動機構と、ローラの軸方向に対して交する方向に対向して設けられる第１および第２のかき取り部材と、第１のかき取り部材および第２のかき取り部材の間に形成され、ローラの軸方向に沿って開口して、ローラの外周面の一部が露出する吐出部とを備え、はんだ供給装置は、一端に開口部を有し、クリームはんだが収納される筒状の供給容器を収納する容器保持部材と、クリームはんだの吐出孔が設けられた押圧部およびこの押圧部を支持する脚部を有し、容器保持部材に収納された供給容器の開口部に押圧部が嵌挿される吐出部材と、供給容器に対する押圧部の挿抜方向に沿った方向に容器保持部材を移動させる昇降機構とを備え、スキージ装置の供給口と、吐出部材の吐出孔の間をチューブで接続し、スキージ装置をローラの軸と交する方向に移動させる第１の駆動機構を備えたものである。

本発明に係るはんだ印刷機によれば、クリームはんだが入れられた供給容器を容器保持部材に収納し、この供給容器の開口部に吐出部材の押圧部を嵌挿する。供給容器の開口部に押圧部を嵌挿することで吐出部材の脚部で支持される容器保持部材を、押圧部の嵌挿方向に沿って移動させる力を昇降機構が加えると、容器保持部材の移動とともに供給容器が下降する。

供給容器が下降すると、供給容器内のクリームはんだが加圧され押圧部の吐出孔から吐出する。吐出孔から吐出したクリームはんだはチューブを通りスキージ装置の供給口から収納部内の空間に供給される。スキージ装置に供給されたクリームはんだは、第１の駆動機構によりスキージ装置を移動させると、ローラによりローリングされて吐出部から吐出され、マスクプレートにより選択的に印刷対象物に塗布される。マスクプレートに残ったクリームはんだは、スキージ装置の移動方向に応じて第１のかき取り部材あるいは第２のかき取り部材でマスクプレートからかき取られ、スキージ装置の空間内に回収される。

本発明に係るスキージ装置では、壁部に囲まれた空間にクリームはんだを収納するので、クリームはんだは外気と触れにくい構造となっている。よって、無鉛はんだを使用する場合でも、酸化による劣化を防ぐことができる。また、酸化によるクリームはんだの劣化を防ぐことで、廃棄しなければならないはんだを大幅に削減でき、材料の有効活用が図れて経費を削減することができる。さらに、板材の組み合わせ等により収納部を構成できるので、構造が簡単で安価なスキージ装置を提供できる。

本発明に係るはんだ印刷機では、上述したスキージ装置を備えることで、クリームはんだの劣化を抑えているので、印刷対象物へ塗布されるクリームはんだの品質を保持することができる。よって、はんだ付けの際の濡れ性が向上し、品質および生産性が向上する。また、ローラによりクリームはんだをローリングしながら塗布するので、印刷性が向上する。よって、やはり品質および生産性が向上する。

さらに、スキージ装置の構造が単純であることから、保守および管理が容易に行える。そして、スキージ装置が安価であることから、はんだ印刷機のコストを下げることができ、無鉛はんだに対応した安価なはんだ印刷機を提供できる。

以下、図面を参照して本発明のスキージ装置およびはんだ印刷機の実施の形態について説明する。図１および図２は本実施の形態のスキージブロックの構成例を示し、図１（ａ）はスキージブロック１の側断面図、図１（ｂ）は正面断面図である。なお、図１では後述するローラは断面で示していない。また、図２（ａ）はスキージブロック１を上方から見た斜視図、図２（ｂ）は下方から見た斜視図である。

本実施の形態のスキージブロック１はスキージ装置の一例で、クリームはんだＨが供給される収納部２と、収納部２の内部に取り付けられた回転可能なローラ３と、ローラ３を挟んで設けられる第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂと、クリームはんだＨの吐出部５とを備える。

収納部２は、上板６と４枚の側板７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをネジ等で一体に組み合わせることで構成される。収納部２は、この上板６と側板７ａ〜７ｄにより構成される壁部に囲まれた空間２ａを有する。上板６には供給口６ａを備え、この供給口６ａから空間２ａに後述するはんだ供給装置よりクリームはんだＨの供給を受ける。また、側板７ａおよび側板７ｂには、スキージブロック１をはんだ供給装置に取り付けるためのネジ孔等である取付部７ｅを備える。

ローラ３は円筒形状で、図１（ｂ）に示すように、収納部２の長手方向に沿って延在し、空間２ａに入る長さを有する。収納部２を構成する左右の側板７ｃ，７ｄには、図示しないボールベアリング等から構成される軸受８を備え、ローラ３の軸３ａの両端を回転可能に支持する。なお、軸受８はクリームはんだＨが漏れないようにシールド構造を備える。軸３ａの一方の端部にはピニオンギア９が取り付けられる。このピニオンギア９は、側板７ｃの外側に露出している。

第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂはかき取り部材の一例で、収納部２の下部にネジ等により取り付けられる。第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂは、ローラ３の軸３ａに対して平行に収納部２の長手方向に沿って延在し、長手方向の幅は、ローラ３と同等あるいはローラ３より長く設定される。第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂは、図１（ａ）に示すように逆ハの字型に傾斜しており、第１のかき取り板４ａの下端にはかき取り部１０ａが形成され、第２のかき取り板４ｂの下端にはかき取り部１０ｂが形成される。

吐出部５は、第１のかき取り板４ａのかき取り部１０ａと第２のかき取り板４ｂのかき取り部１０ｂとの間に形成される。吐出部５にはローラ３の外周面の一部が露出する。また、ローラ３の外周面と第１のかき取り板４ａとの間、およびローラ３の外周面と第２のかき取り板４ｂとの間には、クリームはんだＨが通る隙間が形成される。さらに、ローラ３と第１のかき取り板４ａおよび第２のかき取り板４ｂの高さの関係は、ローラ３の外周面が吐出部５より若干奥まった位置となるように設定される。

スキージブロック１は空間２ａ内のクリームはんだＨの残量を検知する残量センサを備える。本例では、ローラ３を挟んで一方の空間２ａＦのはんだ残量を検知する第１の残量センサ２ｂＦと、ローラ３を挟んで他方の空間２ａＲのはんだ残量を検知する第２の残量センサ２ｂＲを備える。第１の残量センサ２ｂＦおよび第２の残量センサ２ｂＲは、クリームはんだＨが規定量より少なくなったことを検知できるように構成される。

以上の構成のスキージブロック１では、収納部２の空間２ａは吐出部５および供給口６ａで外気と触れることになるが、空間２ａは、上板６、側板７ａ〜７ｄおよび第１のかき取り板４ａ、第２のかき取り板４ｂで覆われ、供給口６ａには後述するようにチューブが通され、吐出部５にはローラ３が設けられるので、空間２ａに供給されたクリームはんだＨは外気と触れにくい構成となっている。よって、クリームはんだＨとして無鉛はんだを用いる場合でも、スキージブロック１に収納したクリームはんだＨの酸化による劣化を防ぐことができる。

次に、上述したスキージブロック１を備えるはんだ印刷機の構成について説明する。図３は本実施の形態のはんだ印刷機の構成例を示す側断面図、図４は本実施の形態のはんだ印刷機に組み込まれるはんだ供給装置の構成例を示す正面断面図である。本実施の形態のはんだ印刷機１１は、スキージブロック１を備えたはんだ供給装置１２と、はんだ供給装置１２を移動させる駆動機構１３と、基板１４を支持する基板支持機構１５と、マスクプレート１６と、上述した各構成要素が取り付けられるフレーム１７とを備える。

はんだ供給装置１２は、クリームはんだＨをスキージブロック１に供給する装置である。はんだ供給装置１２は、クリームはんだＨが充填されている供給容器１８を保持する容器保持部材１９と、供給容器１８内のクリームはんだＨを吐出させる吐出アダプタ２０と、容器保持部材１９を昇降させる昇降機構２１と、吐出アダプタ２０と昇降機構２１とスキージブロック１を保持するフレーム２２とを備える。

まず、クリームはんだＨを収納した供給容器１８の構成から説明する。図５は供給容器１８の構成例を示す斜視図である。供給容器１８は一端に開口部１８ａを有する有底の円筒型の容器で、標準ポット等と称され、例えばポリエチレンにより作られている。供給容器１８の開口部１８ａ側の外周面にはネジ山が設けられ、開口部１８ａを塞ぐ図示しない蓋部がねじ込まれる。そして、ねじ山の根元の部分となる供給容器１８の外周面には、この外周面から突出したフランジ１８ｂが円周方向にわたって設けられている。

一般的に、供給容器１８としては、５００ｇのクリームはんだを収納できる大きさのものと１ｋｇのクリームはんだを収納できる大きさのものがあり、例えば、１ｋｇ入りの供給容器１８の大きさは、高さが８０ｍｍ程度、直径が７０ｍｍ程度である。

クリームはんだの製造業者は、供給容器１８にクリームはんだＨを充填し、蓋部を閉じたものをユーザに供給している。ユーザは、供給容器１８に充填されて納品されたクリームはんだＨを、蓋部を開けて使用する。

次に、はんだ供給装置１２の各部の構成について説明する。図６は容器保持部材１９の構成例を示す斜視図で、供給容器１８を保持する容器保持部材１９の構成について説明する。容器保持部材１９は、図５で説明した供給容器１８を収納するカバー１９ａと、カバー１９ａ内に供給容器１８を固定するリング１９ｂを備える。カバー１９ａは一端に開口部を有する円筒型の金属製の部材で、開口部を下側にした向きで使用される。このカバー１９ａの内径は、供給容器１８の外径より若干大きく設定されている。また、カバー１９ａの開口部から天板の下面までの高さは、供給容器１８の底部からフランジ１８ｂまでの高さよりも短く設定されている。

ここで、図４に示すように、供給容器１８は開口部１８ａを下側にした向きでカバー１９ａに収納される。したがって、カバー１９ａの内部の形状は、供給容器１８を収納したときに、供給容器１８の底部がカバー１９ａの天板に当接し、供給容器１８の外周面がカバー１９ａの内周面に当接する形状となっている。

カバー１９ａの開口部の外周縁には、外側に向けて突出した一対のロック爪部１９ｃが設けられている。このロック爪部１９ｃは、カバー１９ａにリング１９ｂを固定するために用いられる。なお、図６においては一方の爪部１９ｃは図示されない。なお、カバー１９ａの天板には、図４に示す昇降機構２１と連結するための図示しない連結機構が備えられる。

リング１９ｂは上面と下面とにそれぞれひさし部１９ｄおよびひさし部１９ｅが設けられ、図４に示すように断面形状がコの字型となっている。ひさし部１９ｄの内径は、供給容器１８のフランジ１８ｂの外径よりは大きく、かつ、カバー１９ａのロック爪部１９ｃの部分での外径よりは小さく設定されている。また、ひさし部１９ｅの内径は、供給容器１８のフランジ１８ｂの外径より小さく設定されている。

ひさし部１９ｄには、カバー１９ａのロック爪部１９ｃに対応して一対の溝部１９ｆが設けられる。この溝部１９ｆはロック爪部１９ｃが入る大きさを有し、溝部１９ｆにロック爪部１９ｃを差し込み、カバー１９ａを例えば時計回りに回すことによって、ひさし部１９ｄにロック爪部１９ｃを掛けることができる。

これにより、カバー１９ａに供給容器１８を収納し、リング１９ｂをカバー１９ａに取り付けることで、カバー１９ａのロック爪部１９ｃと供給容器１８のフランジ１８ｂがひさし部１９ｄとひさし部１９ｅの間に挟持され、供給容器１８が容器保持部材１９に固定される。

図７は吐出アダプタ２０の構成例を示す斜視図で、次に供給容器１８にセットされる吐出アダプタ２０の構成について説明する。吐出アダプタ２０は吐出部材の一例で、押圧部である円板型のピストン２０ａと、このピストン２０ａを支持する脚部２０ｂと、ピストン２０ａに取り付けられるチューブ２０ｃとを備える。

ピストン２０ａの外径は図５に示す供給容器１８の内径と略同等に設定され、また、ピストン２０ａの外周面にはＯリング２０ｄが取り付けられる。図４に示すようにピストン２０ａを供給容器１８に嵌挿したとき、このＯリング２０ｄによってピストン２０ａの外周面と供給容器１８の内周面との間が封止され、ピストン２０ａの周囲からのクリームはんだＨの漏れを防止することができる。

ピストン２０ａの中心には吐出孔２０ｅが設けられる。吐出孔２０ｅはピストン２０ａの上面から下面まで貫通しており、吐出孔２０ｅとつなげてピストン２０ａの下面にチューブ２０ｃが取り付けられる。このチューブ２０ｃにより、図４に示すようにクリームはんだＨをスキージブロック１に供給する。

ピストン２０ａの上面には、図４に示すように吐出孔２０ｅに向けて下がる方向に傾斜したテーパ部２０ｆが形成される。ピストン２０ａの上面は供給容器１８に嵌挿したときに、供給容器１８内のクリームはんだＨと接する面であり、ピストン２０ａの上面にテーパ部２０ｆを形成しておくことで、クリームはんだＨを吐出孔２０ｅの方向に集めることができる。ピストン２０ａは２本の脚部２０ｂで支持され、各脚部２０ｂの下端にはスライド部２０ｇが形成される。

図８ははんだ供給装置の要部構成例を示す斜視図で、次に図４、図７および図８を用いて吐出アダプタ２０のはんだ供給装置１２への取り付け構造について説明する。フレーム２２には吐出アダプタ２０の脚部２０ｂが取り付けられる２本のレール２２ａが設けられる。これら２本のレール２２ａは各脚部２２ｂのスライド部２０ｇが嵌る互いが対向した溝部から構成され、図８に示すように、スキージブロック１の短手方向に沿って延在する。

以上の構成により、吐出アダプタ２０は、脚部２０ｂのスライド部２０ｇをレール２２ａに嵌めることでフレーム２２に取り付けられる。そして、スライド部２０ｇはレール２２ａに対してスライド移動できる構成で、吐出アダプタ２０がフレーム２２に対して着脱可能となっている。フレーム２２はレール２２ａの間に孔部２２ｄを備え、吐出アダプタ２０のチューブ２０ｃは孔部２２ｄを通される。

次に、図４を用いて容器保持部材１９を昇降させる昇降機構２１の構成について説明する。昇降機構２１はモータあるいはエアシリンダ等の駆動部２１ａと、この駆動部２１ａにより昇降する連結棒２１ｂを備え、フレーム２２に取り付けられたサブフレーム２２ｂに駆動部２１ａが取り付けられる。連結棒２１ｂは容器保持部材１９のカバー１９ａの天板と着脱可能に連結される。これにより、駆動部２１ａの駆動力が容器保持部材１９に伝達され、容器保持部材１９が昇降する。

図９はスキージブロック１の取付構成例を示す側断面図で、次に図４、図８および図９を用いてスキージブロック１のはんだ供給装置１２への取り付け構造について説明する。スキージブロック１が取り付けられるフレーム２２の下面側には１対の取付金具２２ｃを備える。スキージブロック１は取付部７ｅが取付金具２２ｃに取付ネジ２３で連結されることでフレーム２２に取り付けられる。ここで、スキージブロック１は図４に示すように取付ネジ２３を軸に矢印方向に回転動作できるように固定される。

フレーム２２には４本の調整ネジ２４がねじ込まれる。調整ネジ２４は調整機構の一例で、４本の調整ネジ２４のうちの２本はスキージブロックの右端側の上面に当接し、他の２本はスキージブロック１の左端側の上面に当接する。以上の構成により、４本の調整ネジ２４を回して高さを調整することで、スキージブロック１は取付ネジ２３を軸に回転して角度を調整することができる。なお、調整ネジ２４には緩み止めのためのナットがねじ込まれている。

次に図３および図４を用いてはんだ印刷機１の全体の構成について説明する。駆動機構１３は、はんだ供給装置１２を水平移動させる第１の駆動機構１３ａと、はんだ供給装置１２を昇降させる第２の駆動機構１３ｂを備える。第１の駆動機構１３ａは、はんだ供給装置１２のフレーム２２を水平移動可能に支持するレール２５と、はんだ供給装置１２を水平移動させるモータ２６と、モータ２６の駆動力をはんだ供給装置１２に伝達するベルト２７と、レール２５およびモータ２６等を支持するサブフレーム２８を備える。レール２５はフレーム２２に支持されるスキージブロック１の短手方向に沿って延在する。フレーム２２はガイド部２２ｅを備え、ガイド部２２ｅでレール２５に支持される。また、ガイド部２２ｅはベルト２７と接続される。以上の構成では、モータ２６が回転すると、フレーム２２がレール２５にガイドされて水平移動する。これにより、はんだ供給装置１２は実線で示す位置Ｐ１と二点鎖線で示す位置Ｐ２の間を、スキージブロック１の短手方向に沿った矢印Ｄ１あるいは矢印Ｄ２方向に移動する。なお、位置Ｐ２において二点鎖線で示すはんだ供給装置１２では、図面の煩雑化を避けるため容器保持部材１９等は図示していないが、はんだ供給装置１２はフレーム２２に取り付けられたスキージブロック１と、供給容器１８を収納した容器保持部材１９および吐出アダプタ２０が一体に移動する。

第２の駆動機構１３ｂは、サブフレーム２８を昇降させる２本のエアシリンダ２９と、サブフレーム２８の昇降をガイドするシャフト３０を備える。以上の構成では２本のエアシリンダ２９が同期して動作することで、サブフレーム２８は傾斜することなく昇降する。これにより、はんだ供給装置１２とともにスキージブロック１が矢印Ｈ１あるいは矢印Ｈ２方向に昇降する。エアシリンダ２９には調整部２９ａを備え、エアシリンダ２９で下降させたはんだ供給装置１２の高さを調整できるようになっている。

基板１４は印刷対象物の一例で、図示しないリード部品が取り付けられるランド等が形成されたプリント基板である。基板支持機構１５は基板１４を保持する基板バックアップ３１と、基板１４を搬送するベルト３２と、ベルト３２を駆動するモータ３３と、基板１４の搬送を所定の位置で停止させるストッパ３４とを備える。

基板バックアップ３１は図示しない駆動機構により二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで上昇し、ベルト３２に載せられた基板１４をベルト３２から持ち上げて所定の高さで保持する。また、基板バックアップ３１は実線で示す位置から二点鎖線で示す位置まで下降し、保持している基板１４をベルト３２に載せる。

ベルト３２はモータ３３により駆動されて回転し、二点鎖線で示すように載せられている基板１４を搬送する。ストッパ３４は図示しない駆動機構により実線で示す位置に上昇して、ベルト３２による基板１４の搬送経路を塞ぐ。また、ストッパ３４は図示しない位置まで下降して基板１４の搬送経路から退避する。

基板１４にクリームはんだＨを印刷する場合は、ストッパ３４を上昇させて基板１４の搬送経路を塞ぎ、ベルト３２により基板１４を搬送する。基板１４をストッパ３４に突き当てる位置まで搬送したことを検知すると、基板バックアップ３１を上昇させて基板１４をベルト３２から持ち上げ、基板１４をマスクプレート１６の図４に示すノズル１６ａと所定の間隔を開けた高さで保持する。基板１４の水平方向の位置は、基板１４をストッパ３４に突き当てることで位置決めしたので、基板１４の図示しないランドにクリームはんだＨを印刷することができる状態となる。なお、基板１４とノズル１６ａとの間隔は、０．３〜０．４ｍｍ程度に設定する。

クリームはんだＨの印刷が終了した基板１４は、基板バックアップ３１を下降させてベルト３２に載せる。そして、ストッパ３４を下降させて基板１４の搬送経路から退避させ、ベルト３２を回転させることで、基板１４を排出する。

マスクプレート１６はスキージブロック１に対向してフレーム１７に取り付けられる。ノズル１６ａは基板１４に形成されたランドの配置に対応して設けられる。はんだ印刷機１１で処理される基板１４には、本例では前処理で半導体素子がマウントされているので、基板１４とマスクプレート１６との間には半導体素子の厚み以上の空間を設ける必要がある。そこで、基板１４にはんだパターンを再現性良く形成するためにマスクプレート１６にノズル１６ａが設けられ、基板１４に近い高さからクリームはんだＨを塗布できるようにしてある。

なお、半導体素子がマウントされていない基板１４を処理する場合は、ノズル１６ａが設けられておらず、開口部のみが選択的に設けられたマスクプレートがはんだ印刷機１１にセットされる。このように、はんだ印刷機１１では、基板１４の種類に応じて様々な形態を有したマスクプレート１６を使用できるようになっている。

このマスクプレート１６に、スキージブロック１のピニオンギア９とかみ合うラックギア３５を備える。ピニオンギア９およびラックギア３５はローラ駆動機構を構成し、ラックギア３５は第１の駆動機構１３ａによるスキージブロック１の移動方向に沿って延在する。

図１０はラックギア３５の構成例を示す斜視図、図１１はラックギア３５とスキージブロック１の関係を示す側断面図である。ラックギア３５は基台保持部３５ａを備え、スキージブロック１によるクリームはんだＨの塗布エリアの外側となるマスクプレート１６の側端部に取り付けられる。ここで、マスクプレート１６は基板１４の種類に応じて変更するので、ラックギア３５は基台保持部３５ａがマスクプレート１６の枠体１６ｂに着脱可能に取り付けられる。

図３で説明した第２の駆動機構１３ｂによりはんだ供給装置１２を所定の位置まで下降させると、図１１に示すようにスキージブロック１のピニオンギア９がラックギア３５とかみ合う。ピニオンギア９とラックギア３５がかみ合った状態で、図３で説明した第１の駆動機構１３ａによりはんだ供給装置１２を水平移動させると、スキージブロック１がラックギア３５に沿って水平移動することで、ラックギア３５とかみ合っているピニオンギア９が回転する。

次に、図３を用いてはんだ印刷機１１の制御系の説明を行う。はんだ印刷機１１は、はんだ供給装置１２の位置検出用のセンサを備える。すなわち、スキージブロック１が位置Ｐ１に到達したことを検知する第１のセンサ３６ａと、スキージブロック１が位置Ｐ２に到達したことを検知する第２のセンサ３６ｂを備える。また、図示しないが基板１４の位置を検知するセンサ等も備える。

はんだ印刷機１１は、第１のセンサ３６ａおよび第２のセンサ３６ｂ等から位置検知信号が供給されるとともに、はんだ供給装置１２を水平移動させるモータ２６、はんだ供給装置１２を昇降させるエアシリンダ２９、基板１４を移動させるモータ３３、基板１４を昇降させる基板バックアップ３１等に制御信号を供給する制御部３７を備える。

はんだ供給装置１２は、図１に示すようにスキージブロック１にクリームはんだＨの量を検知する残量センサ２ｂＦ，２ｂＲを備えるとともに、容器保持部材１９の高さを検知するセンサ等を備える。また、はんだ供給装置１２は、各センサから検知信号が供給されるとともに、容器保持部材１９を昇降させる駆動部２１ａに制御信号を供給する制御部３８を備える。

さらに、はんだ印刷機１１は操作部３９を備え、制御部３７および制御部３８は、各センサからの検知信号と操作部３９からの指示に従って各駆動部に制御信号を供給し、操作部３９で指示された動作を実行する。

次に上述したスキージブロック１およびはんだ印刷機１１の動作例について説明する。まず、はんだ供給装置１２へ供給容器１を取り付ける動作から説明すると、供給容器１８は、はんだ製造業者からクリームはんだＨが収められた状態で納品される容器をそのまま用いる。一般的に、供給容器１８に充填されているクリームはんだＨは、劣化防止のために冷凍保存されている。

そこで、周知の混練機を用いて供給容器１８内のクリームはんだＨを常温に戻しながら混ぜる。これにより、クリームはんだＨのフラックスと粉末の分離を防いで両者の混練を行う。

クリームはんだＨの混練を行った後、供給容器１８から図示しない蓋部を取り去り、この供給容器１８を図６で説明した容器保持部材１９のカバー１９ａ内に収納し、供給容器１８とカバー１９ａとをリング１９ｂを用いて固定する。すなわち、リング１９ｂのひさし部１９ｄに設けられた溝部１９ｆにカバー１９ａのロック爪部１９ｃを入れた後、リング１９ｂをカバー１９ａに対して回転させる。これにより、カバー１９ａのロック爪部１９ｃはリング１９ｂのひさし部１９ｄに引っ掛かり、ロック爪部１９ｃと供給容器１８のフランジ１８ｂがひさし部１９ｄとひさし部１９ｅの間に挟持され、供給容器１８が容器保持部材１９に固定される。

そして、容器保持部材１９に固定された供給容器１８の開口部１８ａに吐出アダプタ２０のピストン２０ａを嵌める。このとき、ピストン２０ａのテーパ部２０ｆが供給容器１８の内側を向く方向で吐出アダプタ２０が嵌められ、脚部２０ｂが突出した様態となる。これにより、供給容器１８を収納した容器保存部材１９と吐出アダプタ２０から構成される供給ユニットが完成する。

次に、この供給ユニットを図４に示すようにはんだ供給装置１２に取り付ける。すなわち、供給ユニットを上下反転させ、吐出アダプタ２０の脚部２０ｂのスライド部２０ｇをフレーム２２のレール２２ａに嵌める。チューブ２０ｃは図８に示すフレーム２２の孔部２２ｄに通す。そして、昇降機構２１の連結棒２１ｂと容器保持部材１９を連結して、供給ユニットを図４に示すようにはんだ供給装置１２に取り付ける。

次にスキージブロック１をはんだ供給装置１２に取り付ける。すなわち、図４等に示すように、スキージブロック１をフレーム２２の取付金具２２ｃに取付ネジ２３により取り付ける。このとき、吐出アダプタ２０のチューブ２０ｃを、図１に示すスキージブロック１の供給口６ａに入れる。次に操作部３９を操作してエアシリンダ２９を作動させ、はんだ供給装置１２を下降させる。そして、スキージブロック１のかき取り部１０ａ，１０ｂがマスクプレート１６に当接するように、調整部２９ａによりはんだ供給装置１２の高さを調整する。ここで、スキージブロック１のかき取り部１０ａ，１０ｂがマスクプレート１６に当接する高さまではんだ供給装置１２を下降させると、図４および図１１等に示すように、スキージブロック１のピニオンギア９がマスクプレート１６に取り付けたラックギア３５とかみ合う。

次に、はんだ供給装置１２によりスキージブロック１にクリームはんだＨを供給する。すなわち、操作部３９を操作して昇降機構２１により容器保持部材１９を下降させる。図１２ははんだ供給装置１２の動作例を示す正面断面図である。昇降機構２１の駆動部２１ａにより連結棒２１ｂが徐々に下降していくと、図１２に示すように容器保持部材１９とともに供給容器１８が下降する。

これに対して、吐出アダプタ２０のピストン２０ａは脚部２０ｂによってフレーム２２に対する高さが固定されているので、ピストン２０ａと供給容器１８の底部との距離が縮まる。このピストン２０ａと供給容器１８の底部との距離の縮まりによって、供給容器１８内のクリームはんだＨに圧力がかかる。

そして、供給容器１８内のクリームはんだＨは、駆動機構２１による押圧力とクリームはんだＨ自体の重みとによって、ピストン２０ａからチューブ２０ｃを通り、スキージブロック１へ吐出される。

スキージブロック１内のクリームはんだＨが適量となった時点、本例ではローラ３の直径の半分程度の高さまで空間２ａにクリームはんだＨが充填された時点で、図３に示す操作部３９を操作してはんだの供給を停止させる。すなわち、昇降機構２１による容器保持部材１９の下降を停止させることで、ピストン２０ａに対する供給容器１８の高さが一定に保持され、供給容器１８内のクリームはんだＨに圧力がかからなくなり、クリームはんだＨの吐出が停止する。

次に、操作部３９を操作してテスト印刷を行う。なお、印刷動作の詳細は後述する。テスト印刷では、マスクプレート１６の表面を見る等して最適な印刷バランスが選られるようにフレーム２２に設けた４箇所の調整ネジ２４の高さを調整する。これにより、スキージブロック１の第１のかき取り板４ａのかき取り部１０ａおよび第２のかき取り板４ｂのかき取り部１０ｂが、ともにマスクプレート１６の表面が密着した状態とする。

次にクリームはんだＨの印刷動作を説明する。まず、ストッパ３４を上昇させて基板１４の搬送経路を塞ぎ、ベルト３２により基板１４を搬送する。基板１４をストッパ３４に突き当てる位置まで搬送したことを検知すると、基板バックアップ３１を上昇させて基板１４をベルト３２から持ち上げ、基板１４をマスクプレート１６の図４に示すノズル１６ａと所定の間隔を開けた高さで保持する。

基板１４を所定の位置にセットすると、スキージブロック１を動作させてはんだ印刷を行う。図１３はスキージブロック１の動作例を示す側断面図である。図３に示す操作部３９を操作して所定の指示を出すと、制御部３７は第１のセンサ３６ａ，第２のセンサ３６ｂの検知信号等に応じて第１の駆動機構１３ａのモータ２６を所定の方向に回転させる。本例では、初期状態としてはんだ供給装置１２が位置Ｐ１にあるものとし、モータ２６を矢印ａ１方向に回転させる。

モータ２６が矢印ａ１方向に回転すると、ガイド部２２ｅを介してフレーム２２がベルト２７と連結されているはんだ供給装置１２が矢印Ｄ２方向に移動する。はんだ供給装置１２が矢印Ｄ２方向に移動すると、はんだ供給装置１２に取り付けられているスキージブロック１は、図１３に示すように矢印Ｄ２方向に移動する。スキージブロック１が矢印Ｄ２方向に移動すると、スキージブロック１のピニオンギア９とマスクプレート１６のラックギア３５がかみ合っているので、ピニオンギア９は矢印Ｒ２方向に回転する。これにより、ピニオンギア９が取り付けられているローラ３が矢印Ｒ２方向に回転する。すなわち、スキージブロック１の移動方向に対して順方向にローラ３が回転する。

スキージブロック１が矢印Ｄ２方向に移動しながらローラ３が矢印Ｒ２方向に回転すると、ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向前側の空間２ａＲのクリームはんだＨは、ローリングしながら吐出部５から吐出され、吐出部５に密着しているマスクプレート１６のノズル１６ａにローラ３により押し込まれて、基板１４の図示しないランドに印刷される。

ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向後側の空間２ａＦのクリームはんだＨは、第１のかき取り板４ａのかき取り部１０ａによりマスクプレート１６の表面からかき取られ、空間２ａの内部に回収される。

はんだ供給装置１２が図３に示す位置Ｐ２に到達したことを第２のセンサ３６ｂの位置検知信号から検知すると、制御部３７はモータ２６を逆回転させる。これにより、はんだ供給装置１２が矢印Ｄ１方向に移動する。

はんだ供給装置１２が矢印Ｄ１方向に移動すると、スキージブロック１は図１３に示すように矢印Ｄ１方向に移動する。スキージブロック１が矢印Ｄ１方向に移動すると、ピニオンギア９が矢印Ｒ１方向に回転して、ローラ３が矢印Ｒ１方向に回転する。この場合も、スキージブロック１の移動方向に対して順方向にローラ３が回転する。

スキージブロック１が矢印Ｄ１方向に移動しながらローラ３が矢印Ｒ１方向に回転すると、ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向前側の空間２ａＦのクリームはんだＨは、ローリングしながら吐出部５から吐出され、吐出部５に密着しているマスクプレート１６のノズル１６ａにローラ３により押し込まれて、基板１４の図示しないランドに印刷される。

ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向後側の空間２ａＲのクリームはんだＨは、第２のかき取り板４ｂのかき取り部１０ｂによりマスクプレート１６の表面からかき取られ、空間２ａの内部に回収される。

以上のように、基板１４に印刷されるクリームはんだＨは、ローラ３によりノズル１６ａに押し込まれるので、基板１４に確実に印刷される。また、基板１４に印刷された以外のクリームはんだＨは、スキージブロック１の移動方向に応じて第１のかき取り板４ａあるいは第２のかき取り板４ｂにかき取られることで空間２ａに回収され、マスクプレート１６の表面に残ることがない。よって、クリームはんだＨの酸化による劣化を防止できる。

また、スキージブロック１は図１および図２で説明したように空間２ａに収納されたクリームはんだＨが外気と触れにくい構造となっているので、スキージブロック１内のクリームはんだＨの酸化による劣化も防止できる。よって、クリームはんだＨとして無鉛はんだを用いても、酸化による劣化を防止できる。これにより、はんだの濡れ性が向上して、後のはんだ付け処理での不良の発生を防ぐことができる。

次に、スキージブロック１へのクリームはんだＨの供給動作について説明する。例えばスキージブロック１が矢印Ｄ２方向に移動すると、上述したように、ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向前側の空間２ａＲのクリームはんだＨが吐出部５から吐出される。よって、空間２ａＲのクリームはんだＨの残量が減る。

空間２ａＲのはんだ残量が減ると、第２の残量センサ２ｂＲがクリームはんだＨの残量不足を検知する。第２の残量センサ２ｂＲが残量不足を検知すると、制御部３８は制御部３７と協働して、スキージブロック１が矢印Ｄ２方向に移動する時のみ、図１２で説明した動作でクリームはんだＨをスキージブロック１へ供給する。チューブ２０ｃから吐出したクリームはんだＨは、スキージブロック１の矢印Ｄ２方向の移動によりローラ３が矢印Ｒ２方向に回転していることで、主に空間２ａＲ側に供給される。よって、空間２ａＲ側のクリームはんだＨの残量が確保され、空間２ａＦ側と空間２ａＲ側の供給バランスが保たれる。なお、クリームはんだＨの供給停止は、第２の残量センサ２ｂＲの検知信号による制御でもよいし、時間による制御でもよい。

同様に、スキージブロック１が矢印Ｄ１方向に移動すると、ローラ３に対してスキージブロック１の進行方向前側の空間２ａＦのクリームはんだＨが吐出部５から吐出される。よって、空間２ａＦのクリームはんだＨの残量が減る。

第１の残量センサ２ｂＦが空間２ａＦ内のクリームはんだＨの残量不足を検知すると、制御部３８は制御部３７と協働して、スキージブロック１が矢印Ｄ１方向に移動する時のみクリームはんだＨをスキージブロック１へ供給する。チューブ２０ｃから吐出したクリームはんだＨは、スキージブロック１の矢印Ｄ１方向の移動によりローラ３が矢印Ｒ１方向に回転していることで、主に空間２ａＦ側に供給される。よって、空間２ａＦ側のクリームはんだＨの残量が確保され、空間２ａＦ側と空間２ａＲ側の供給バランスが保たれる。

なお、スキージブロック１を一往復させると、空間２ａＦと空間２ａＲからともにクリームはんだＨが吐出され、空間２ａＦと空間２ａＲのはんだ残量のバランスが取れることから、印刷動作として往復の移動制御を行うことで、空間２ａＦ側と空間２ａＲ側の供給バランスを取ることができる。

また、チューブ２０ｃを２分割し、空間２ａＦと空間２ａＲの両側に同時にクリームはんだＨを供給する構成としても、空間２ａＦ側と空間２ａＲ側の供給バランスを取ることができる。

次に、スキージブロック１の保管動作について説明する。図１４はスキージブロック１の保管例を示し、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は側断面図である。スキージブロック１は空間２ａに残ったクリームはんだＨの劣化を防ぐため、保管カバー４０を取り付けて保管される。

保管カバー４０はスキージブロック１の吐出部５を塞ぐ蓋部４０ａとスキージブロック１に固定するための取付爪４０ｂを備える。保管カバー４０は例えば弾性を有する板材より構成され、蓋部４０ａと取付爪４０ｂとの間にスキージブロック１を挟み込む形で固定される。

スキージブロック１を保管するには、まず、図４に示す吐出アダプタ２０、容器保持部材１９および供給容器１８から構成される供給ユニットをはんだ供給装置１２のフレーム２２から取り外す。次に、エアシリンダ２９の調整部２９ａを操作してスキージブロック１を例えば数ミリ程度上昇させてマスクプレート１６との間に隙間を形成する。そして、図１４（ｂ）に示すようにスキージブロック１に保管カバー４０を取り付けて、吐出部５を蓋部４０ｂで塞ぐ。そして、図４等に示す取付ネジ２３を外してスキージブロック１をはんだ供給装置１２から取り外す。保管カバー４０を取り付けたスキージブロック１は、ビニールシート等でラッピングして冷蔵庫で保管することで、空間２ａ内のクリームはんだＨの劣化を防ぐ。再度スキージブロック１を使う場合は、冷蔵庫から取り出して常温に戻し、ラッピングを外してはんだ供給装置１２のフレーム２２に取り付け、保管カバー４０を取り外す。後は上述した調整動作を行うことで、印刷動作が行えるようになる。

図１５は本実施の形態のスキージブロックの他の構成例を示す正面断面図である。図１５に示すスキージブロック４１は、ローラ駆動機構としてモータ４２を備える。モータ４２はプレート４３によりスキージブロック４１に取り付けられ、図３に示すはんだ供給装置１２の移動とともに移動する。モータ４２の軸に取り付けられたピニオンギア４４が、ローラ３の軸３ａに取り付けられたスパーギア４５とかみ合う。これにより、モータ４２の駆動でローラ３が回転する。モータ４２はスキージブロック４１の移動方向に応じて回転方向が切り替えられる。また、スキージブロック４１の移動速度に合わせた速度でローラ３が回転するように、ギヤ比などが調整される。

ここで、ローラ３をモータ４２で駆動することで、スキージブロック４１の移動速度と独立してローラ３の回転速度を調整することも可能である。なお、ローラ３をモータ４２で駆動する構成では、クリームはんだＨの粘性によりモータ４２が加熱しやすいことから、空間２ａに供給するクリームはんだＨの量を少なくする等の対策を行うとよい。

以上説明したスキージブロック１およびスキージブロック４１は、クリームはんだＨが外気に触れにくい構造となっているから、クリームはんだＨの劣化を防ぐことができる。そして、図示しないがスキージブロック内に窒素ガスを供給する構成を付加することで、クリームはんだＨの劣化をさらに防止できる。

本発明は、クリームはんだを基板に印刷するはんだ印刷機において、無鉛はんだを用いるはんだ印刷機に適用できる。

本実施の形態のスキージブロックの構成例を示し、図１（ａ）は側断面図、図１（ｂ）は正面断面図である。 本実施の形態のスキージブロックの構成例を示し、図２（ａ）はスキージブロック１を上方から見た斜視図、図２（ｂ）は下方から見た斜視図である。 本実施の形態のはんだ印刷機の構成例を示す側断面図である。 本実施の形態のはんだ印刷機に組み込まれるはんだ供給装置の構成例を示す正面断面図である。 供給容器の構成例を示す斜視図である。 容器保持部材の構成例を示す斜視図である。 吐出アダプタの構成例を示す斜視図である。 はんだ供給装置の要部構成例を示す斜視図である。 スキージブロックの取付構成例を示す側断面図である。 ラックギアの構成例を示す斜視図である。 ラックギアとスキージブロックの関係を示す側断面図である。 はんだ供給装置の動作例を示す正面断面図である。 スキージブロックの動作例を示す側断面図である。 スキージブロックの保管例を示し、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は側断面図である。 本実施の形態のスキージブロックの他の構成例を示す正面断面図である。

符号の説明

１・・・スキージブロック、２・・・収納部、２ａ・・・空間、３・・・ローラ、３ａ・・・軸、４ａ・・・第１のかき取り板、４ｂ・・・第２のかき取り板、５・・・吐出部、６・・・上板、６ａ・・・供給口、７ａ〜７ｄ・・・側板、９・・・ピニオンギア、１０ａ・・・かき取り部、１０ｂ・・・かき取り部、１１・・・はんだ印刷機、１２・・・はんだ供給装置、１３ａ・・・第１の駆動機構、１３ｂ・・・第２の駆動機構、１４・・・基板、１６・・・マスクプレート、１８・・・供給容器、１９・・・容器保持部材、２０・・・吐出アダプタ、２０ａ・・・ピストン、２０ｂ・・・脚部、２０ｃ・・・チューブ、２０ｅ・・・吐出孔、２１・・・昇降機構、２４・・・調整ネジ、２９・・・エアシリンダ、３５・・・ラックギア、４１・・・スキージブロック、４２・・・モータ

Claims (10)

1. 壁部で囲まれた空間を有し、前記空間に流動体状のクリームはんだを収納する収納部と、
   前記収納部を構成する一の壁部に設けられ、前記空間にクリームはんだを供給する供給口と、
   前記収納部に設けられるローラと、
   前記ローラを回転させるローラ駆動機構と、
   前記ローラの軸方向に対して交する方向に対向して設けられる第１および第２のかき取り部材と、
   前記第１のかき取り部材および第２のかき取り部材の間に形成され、前記ローラの軸方向に沿って開口して、前記ローラの外周面の一部が露出する吐出部と
   を備えたことを特徴とするスキージ装置。
2. 前記ローラ駆動機構は、前記ローラに取り付けられるピニオンギアと、前記ピニオンギアとかみ合うラックギアとを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のスキージ装置。
3. 前記ローラ駆動機構はモータを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のスキージ装置。
4. 前記収納部は板材を組み合わせて構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のスキージ装置。
5. クリームはんだを印刷対象物に塗布するスキージ装置と、前記印刷対象物に選択的にクリームはんだを塗布するマスクプレートと、前記スキージ装置にクリームはんだを供給するはんだ供給装置とを備えたはんだ印刷機において、
   前記スキージ装置は、
   壁部で囲まれた空間を有し、前記空間に流動体状のクリームはんだを収納する収納部と、
   前記収納部を構成する一の壁部に設けられ、前記空間にクリームはんだを供給する供給口と、
   前記収納部に設けられるローラと、
   前記ローラを回転させるローラ駆動機構と、
   前記ローラの軸方向に対して交する方向に対向して設けられる第１および第２のかき取り部材と、
   前記第１のかき取り部材および第２のかき取り部材の間に形成され、前記ローラの軸方向に沿って開口して、前記ローラの外周面の一部が露出する吐出部とを備え、
   前記はんだ供給装置は、
   一端に開口部を有し、前記クリームはんだが収納される筒状の供給容器を収納する容器保持部材と、
   クリームはんだの吐出孔が設けられた押圧部およびこの押圧部を支持する脚部を有し、前記容器保持部材に収納された前記供給容器の開口部に前記押圧部が嵌挿される吐出部材と、
   前記供給容器に対する前記押圧部の挿抜方向に沿った方向に前記容器保持部材を移動させる昇降機構とを備え、
   前記スキージ装置の前記供給口と、前記吐出部材の前記吐出孔の間をチューブで接続し、
   前記スキージ装置を前記ローラの軸と交する方向に移動させる第１の駆動機構を備えた
   ことを特徴とするはんだ印刷機。
6. 前記スキージ装置は前記はんだ供給装置の下側に取り付けられ、前記第１の駆動機構は前記はんだ供給装置を前記スキージ装置とともに移動させる
   ことを特徴とする請求項５記載のはんだ印刷機。
7. 前記ローラ駆動機構は、
   前記ローラに取り付けられるピニオンギアと、
   前記マスクプレートに取り付けられ、前記ピニオンギアとかみ合うラックギアとを備えた
   ことを特徴とする請求項５記載のはんだ印刷機。
8. 前記スキージ装置を昇降させる第２の駆動機構を備えた
   ことを特徴とする請求項５記載のはんだ印刷機。
9. 前記マスクプレートに対する前記スキージ装置の前記第１のかき取り部材および第２のかき取り部材の接触状態を調整する調整機構を備えた
   ことを特徴とする請求項５記載のはんだ印刷機。
10. 前記ローラの回転方向は、前記スキージ装置の移動方向に対して順方向である
    ことを特徴とする請求項５記載のはんだ印刷機。
    

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