JP2007144914A

JP2007144914A - スキージ及びこのスキージを用いた印刷方法

Info

Publication number: JP2007144914A
Application number: JP2005345264A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Sakakibara; 康雅榊原
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】印刷マスクの開口部における開口面積の大小に関わらず、クリーム半田をプリント配線板のパッドに精度良く安定して印刷することができる、スキージ及びこのスキージを用いた印刷方法を提供する。
【解決手段】金属製の第１の板状部２とゴム製の第２の板状部３とが貼り合わされ第２の板状部の端部が第１の板状部の端部よりも突出しこの第２の板状部の端部の第１の板状部側の縁部Ａに稜線Ｒを施したスキージ１を準備し、プリント配線板１０のパッド１１と印刷マスク１３の開口部１２とが略一致するように位置決めを行った後、スキージの第１の板状部及び第２の板状部の各端部を所定の角度θで印刷マスクに接触させて、スキージ１を第１の板状部を有する面側を印刷方向として印刷マスクの面方向Ｂに移動させ、開口部にクリーム半田１４を充填する。
【選択図】図４

Description

本発明は、スキージ及びこのスキージを用いた印刷方法に係る。

抵抗及びキャパシタ等のチップ部品やＱＦＰ（Quadratic Flat Package）部品等の表面実装部品をプリント配線板に実装するために、プリント配線板のパッド上にクリーム半田を予め印刷しておく。このクリーム半田の印刷方法として、一般的にステンシル法が用いられる。
ステンシル法とは、パッドを有するプリント配線板の表面に、このパッドに対応した開口部を有する印刷マスクを位置合わせして配置し、スキージを所定の圧力(印圧)で印刷マスクに押し付けると共に印刷マスクの面方向に移動することによって、印刷マスク上に予め塗布されたクリーム半田を開口部を通してパッドに印刷する方法である。

また、スキージは、一般的に、ウレタン等の硬質ゴムからなるゴムスキージと、ステンレス等の金属からなるメタルスキージとがある。
以下に、図７〜図９を用いて、ゴムスキージ及びメタルスキージの問題点について、説明する。
図７は、ゴムスキージの問題点を説明するための模式的断面図である。
図８及び図９は、メタルスキージの問題点を説明するための模式的断面図である。

まず、メタルスキージと比較したときのゴムスキージの問題点について、図７を用いて説明する。
ゴムスキージ１０１の印刷マスク１０２と接する側の角部Ｃが印刷マスク１０２の開口部１０３に充填されたクリーム半田１０４の上面部をかき取ってしまうため（図７（ａ）参照）、開口部１０３のクリーム半田１０４の量が不足し（図７（ｂ）参照）、クリーム半田１０４の量が不足した状態で表面実装部品（図示せず）を実装すると、表面実装部品とプリント配線板１０５のパッド１０６との接着強度が不足する問題を生じる。
このように、クリーム半田の上面部をかき取ってしまう問題を、第１の問題点と称す。

また、第２の問題点として、ゴムスキージは、メタルスキージに比べて耐摩耗性に劣ることが挙げられる。即ち、ゴムスキージ１０１を繰り返し使用すると、その使用回数に伴ってゴムスキージ１０１の印刷マスクと接する側の角部Ｃが徐々に磨耗していく。角部Ｃ内における磨耗の度合いのばらつきが大きくなるため、クリーム半田１０４を開口部１０３に押し込む力のばらつきが大きくなり、、結果的に、印刷されたクリーム半田１０４の量のばらつきが大きくなる。
このようにクリーム半田１０４の量のばらつきが大きい状態で表面実装部品（図示せず）を実装すると、表面実装部品とプリント配線板１０５のパッド１０６との接着強度のばらつきが大きくなり、表面実装部品とプリント配線板１０５のパッド１０６との接着強度が不足する箇所が発生する。

一方、メタルスキージは、上述したゴムスキージの第１及び第２の問題点を解決できるが、メタルスキージと印刷マスクとの平行度を厳しく管理しなければならない。
以下に、図８及び図９を用いて、メタルスキージにおける問題点を説明する。
図８は、メタルスキージ１２１の移動方向から見た側面図である。
また、図９（ａ）は、メタルスキージ１２１と印刷マスク１２２との間隙部１２３，１２７が生じた状態でクリーム半田１２４を印刷した場合の模式的断面図であり、図９（ｂ）は、印刷終了後に、メタルスキージ１２１を上方に移動した状態を示す模式的断面図である。

図８（ａ）に示すように、メタルスキージ１２１と印刷マスク１２２との平行度調整が不十分であると、メタルスキージ１２１と印刷マスク１２２との間隙部１２３が生じる。
また、図８（ｂ）に示すように、パッド１２６を有するプリント配線板１２５が反っている場合にも、間隙部１２７が生じる。

そして、図９（ａ）に示すように、間隙部１２３（１２７）が生じた状態でクリーム半田１２４をプリント配線板１２５のパッド１２６に印刷しようとすると、間隙部１２３（１２７）が生じた範囲ではメタルスキージ１２１がクリーム半田１２４を印刷マスク１２２の開口部１２８内に押し込む力が不足するため、クリーム半田１２４が印刷マスク１２２の開口部１２８に完全に充填されないという問題を生じる場合がある。
クリーム半田１２４が印刷マスク１２２の開口部１２８に完全に充填されないと、印刷されたクリーム半田１２４の量が不足する。クリーム半田１０４の量が不足した状態で表面実装部品（図示せず）を実装すると、表面実装部品とプリント配線板１２５のパッド１２６との接着強度が不足する問題を生じる。

また、図９（ｂ）に示すように、メタルスキージ１２１がクリーム半田１２４を印刷マスク１２２の開口部１２７内に押し込む力が不足すると、印刷終了後に印刷マスク１２２をプリント配線板１２５から離脱した際に、印刷マスク１２２の開口部１２７内にクリーム半田１２４が残ってしまい、これにより、パッド１２６にクリーム半田１２４が印刷されなかったり、印刷されたクリーム半田１２４の量が不足するという問題が生じる場合がある。

このように、メタルスキージと印刷マスクとの間隙部が生じることにより、パッドにクリーム半田が印刷されなかったり、パッドに印刷されたクリーム半田の量が不足する問題を第３の問題点と称す。

そこで、上述した第１乃至第３の問題点を解決する手段が特許文献１に記載されている。
特許文献１の記載によれば、本体部がゴム部であり印刷マスクと接する側である下端部がメタル部である一体型スキージを用いることにより、上述した第１乃至第３の問題点を解決可能としている。
特開２０００−０２５２００号公報

ところで、近年の表面実装部品の小型化に伴ってプリント配線板のパッドの面積は小さくなってきており、それに伴って印刷マスクの開口部の面積も小さくなってきている。
このように、開口面積の小さい開口部に対して、特許文献１に記載のスキージ、即ち、本体部がゴム部であり先端部が金属部である一体型スキージでは、クリーム半田を印刷マスクの開口部に押し込む力が不足するため、プリント基板のパッドと開口部内のクリーム半田との接着性が不十分になり、その結果、印刷マスクの開口部にクリーム半田が残ってしまい、プリント基板のパッドにクリーム半田が印刷されなかったり、印刷されたクリーム半田の量が不足するといった不具合を生じる場合がある。

一般的に、メタルスキージは、ゴムスキージに比べて、クリーム半田を印刷マスクの開口部に押し込む力が弱く、この一体型スキージの下端部は金属部であるので、一体型スキージのクリーム半田を押し込む力は一般的なメタルスキージと同等のため、上述した不具合が生じたものと考えられる。
このように、印刷マスクの特に開口面積の小さい開口部に対して、スキージのクリーム半田を押し込む力が不足することによって、パッドにクリーム半田が印刷されなかったり、印刷されたクリーム半田の量が不足するといった不具合を第４の問題点と称す。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上述した第１〜第４の問題点を鑑みてなされたものであり、印刷マスクの開口部における開口面積の大小に関わらず、クリーム半田をプリント配線板のパッドに精度良く安定して印刷することができる、スキージ及びこのスキージを用いた印刷方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願各発明は次の手段を有する。
１）クリーム半田をプリント配線板の表面に形成されたパッドに印刷するために用いられるスキージであって、金属製の第１の板状部（２）と、前記第１の板状部の一面側に貼り合わされたゴム製の第２の板状部（３）とを有し、前記第２の板状部は、印刷状態における前記プリント配線板側の側壁部を前記第１の板状部の側壁部側の対応する側壁部よりも突出させると共に、この突出部における前記一面側の縁部（Ａ）を稜線Ｒ形状としたことを特徴とするスキージ（１）である。
２）１）項に記載のスキージ（１）を用いて、クリーム半田（１４）をプリント配線板（１０）の表面に形成されたパッド（１１）に印刷する印刷方法において、前記パッドに対応する開口部（１２）を有する印刷マスク（１３）上に、前記開口部を残して前記クリーム半田を供給するクリーム半田供給工程と、前記クリーム半田が供給された前記印刷マスクを、前記パッドと前記開口部とが略一致するように、前記プリント配線板上に配置する位置合わせ工程と、前記印刷マスクに、前記スキージの前記第１の板状部及び前記第２の板状部の各前記側壁部を、所定の角度（θ）で接触させる接触工程と、前記スキージを、前記第１の板状部を有する面側を印刷方向として、前記印刷マスクの面方向（Ｂ）に沿って移動させ、前記開口部に前記クリーム半田を充填する工程と、を有することを特徴とするスキージを用いた印刷方法である。

上記の１）項及び２）項の各本発明によれば、印刷マスクの開口部における開口面積の大小に関わらず、クリーム半田をプリント配線板のパッドに精度良く安定して印刷することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明のスキージの実施例を説明するための模式的断面図である。
図２〜図５は、本発明のスキージ用いた印刷方法の実施例を説明するための模式的断面図である。
図６は、スキージのゴム部の押し込み量を説明するための模式的断面図である。

まず、本発明のスキージの実施例について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、スキージ１は、例えばステンレスからなる板状のメタル部２と、例えばウレタン等の硬質ゴムからなる板状のゴム部３とが一体化した構成になっている。このメタル部２とゴム部３とを、例えば接着剤を用いて貼り合わせることにより、一体化することができる。メタル部２の厚さｔ１は約０．２ｍｍであり、ゴム部３の厚さｔ２は約９ｍｍである。
また、スキージ１は、メタル部２と接する面側のゴム部３のエッジＡに稜線Ｒを施し、エッジＡを湾曲形状としている。エッジＡの曲率半径ｒ１は約９ｍｍである。また、ゴム部３は、メタル部２の端面よりも突出しており、このゴム部３突出部の先端からメタル部２の端面までの長さＬ１は約６ｍｍである。

次に、図２〜図５を用いて、上述したスキージ１を用いたクリーム半田印刷方法について説明する。
図２に示すように、まず、表面実装部品等を実装するためのパッド１１を有するプリント配線板１０に対して、このパッド１１に対応する開口部１２を有する印刷マスク１３を、パッド１１と開口部１２とが略一致するように位置決めする。
そして、上述したスキージ１を、所定の圧力(印圧ともいう)で印刷マスク１３に押し付けて、スキージ１のメタル部２及びゴム部３と印刷マスク１３とが接すると共に、印刷マスク１３の面方向Ｂに所定の速度で移動させることにより、予め印刷マスク１３上に塗布されたクリーム半田１４を、プリント配線板１０のパッド１１上に印刷する。
この印刷において、スキージ１は、印刷方向である面方向Ｂ側がメタル部２側、印刷方向とは反対側がゴム部３側となる。
また、印刷条件として、印圧を０．２Ｎ／ｃｍ^２、スキージ移動速度を２５〜３０ｍｍ／秒、スキージ１と印刷マスク１３との接する角度θを６０°(度)とした。

以下に、スキージ１により、クリーム半田１４が印刷マスク１３の開口部１２内に充填され、この充填されたクリーム半田１４がプリント配線板１０のパッド１１に印刷される様子を、詳細に説明する。

図３は、図２の状態からスキージ１が面方向Ｂにさらに移動し、スキージ１のメタル部２が開口部１２上を通過したときの状態を表している。
図３に示すように、クリーム半田１４は、スキージ１のメタル部２により、印刷マスク１３の開口部１２に充填される。スキージ１のメタル部２はゴム部３よりもクリーム半田１４を印刷マスク１３の開口部１２に押し込む力が弱いので、この状態では、クリーム半田１４とパッド１１との接着性は十分でない場合がある。

図４は、図３の状態からスキージ１が面方向Ｂにさらに移動し、スキージ１のゴム部３が開口部１２上に位置したときの状態を表している。
図４に示すように、スキージ１のゴム部３のエッジＡの一部は、印刷マスク１３の表面よりもパッド１１側に位置している。このため、スキージ１のゴム部３の弾性力を利用して、クリーム半田１４を印刷マスク１３の開口部１２に十分な力で押し込めるので、クリーム半田１４とパッド１１との十分な接着性が得られる。
また、スキージ１のメタル部２がストッパとして機能し、スキージ１のゴム部３のエッジＡは湾曲形状を有しているため、このエッジＡによる開口部１２内のクリーム半田１４の上面部のかき取りを抑制することができる。

図５は、図４の状態からスキージ１が面方向Ｂにさらに移動し、スキージ１のゴム部３が開口部１２上を完全に通過した後、印刷マスク１３を上方に移動したときの状態を表している。
図５に示すように、クリーム半田１４とパッド１１とは十分な接着性を有しているので、印刷マスク１３の開口部１２内のクリーム半田１４を、精度良く安定してプリント配線板１０のパッド１１に印刷することができる。

本発明によれば、スキージ１のメタル部２がストッパとして機能し、また、スキージ１のゴム部３のエッジＡは湾曲形状を有しているため、このエッジＡによる開口部１２内のクリーム半田１４の上面部のかき取りを抑制することができる。
従って、上述した第１の問題点を解決することができる。

また、本発明によれば、スキージ１のメタル部２がストッパとして機能し、スキージ１のゴム部３にかかる印圧をこのメタル部２により抑制することができるため、スキージ１のゴム部３の磨耗を低減することができる。
従って、上述した第２の問題点を解決することができる。

また、本発明によれば、スキージ１のゴム部３の弾性を利用して、スキージ１のメタル部２と印刷マスク１３とを密着させることができる。そして、スキージ１のメタル部２と印刷マスク１３との間隙部が生じたとしても、スキージ１のゴム部３によりクリーム半田１４を開口部１２に十分な力で押し込めるので、クリーム半田１４を精度良く安定してプリント配線板１０のパッド１１に印刷することができる。
従って、上述した第３の問題点を解決することができる。

また、本発明によれば、スキージ１のメタル部２によりクリーム半田１４を開口部１２に充填し、この充填されたクリーム半田１４を、スキージ１のゴム部３によりプリント配線板１０のパッド１１に十分な力で押し込めるので、印刷マスク１３の開口部１２内のクリーム半田１４を、精度良く安定してプリント配線板１０のパッド１１に印刷することができる。
従って、上述した第４の問題点を解決することができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、実施例では、スキージ１のメタル部２の厚さｔ１を約０．２ｍｍ、ゴム部３の厚さｔ２を約９ｍｍ、ゴム部３の先端部からメタル部２の端面までの長さＬ１を約６ｍｍ、スキージ１と印刷マスク１３との接する角度θを６０°(度)とした。これにより、図６に示すように、開口部１２における印刷マスク１３の表面からスキージ１のゴム部３の下端までの距離(押し込み量と称す)Ｌ２は約０．７ｍｍとなるが、これに限定されるものではない。
即ち、印刷マスク１３の厚さ、印刷マスク１３の開口部１２の開口面積及び開口形状に対応して、最適な押し込み量Ｌ２を設定すれば良い。

この押し込み量Ｌ２は、スキージ１のメタル部２の厚さ、ゴム部３の厚さｔ２、ゴム部３の先端部からメタル部２の端面までの長さＬ１、及びスキージ１と印刷マスク１３との接する角度θにより、設定することができる。

また、スキージ１のゴム部３において、メタル部２と接する面側のゴム部３の少なくともエッジＡに稜線Ｒを施してエッジＡを湾曲形状とすればよい。従って、エッジＡ以外のゴム部３の角部の形状は特定しない。また、スキージ１のゴム部３のエッジＡの曲率半径ｒ１は大きいほどよく、好ましくは、ゴム部３の厚さｔ２と曲率半径ｒ１とが、ｒ１≧ｔ２の関係を満たすことが好ましい。
ゴム部３のエッジＡの曲率半径ｒ１が大きいほど、ゴム部３と開口部１２内のクリーム半田１４との接触面積を大きくすることができるので、クリーム半田１４の上面部のかき取りをより抑制し、ゴム部３によって開口部１２内のクリーム半田１４をより均一に押し込むことができる。

本発明のスキージの実施例を説明するための模式的断面図である。本発明のスキージ用いたクリーム半田印刷方法の実施例を説明するための模式的断面図である。本発明のスキージ用いたクリーム半田印刷方法の実施例を説明するための模式的断面図である。本発明のスキージ用いたクリーム半田印刷方法の実施例を説明するための模式的断面図である。本発明のスキージ用いたクリーム半田印刷方法の実施例を説明するための模式的断面図である。スキージのゴム部の押し込み量を説明するための模式的断面図である。ゴムスキージの問題点を説明するための模式的断面図である。メタルスキージの問題点を説明するための模式的断面図である。メタルスキージの問題点を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１スキージ、２メタル部、３ゴム部、１０プリント配線板、１１パッド、１２開口部、１３印刷マスク、１４クリーム半田、ｔ１，ｔ２厚さ、Ａエッジ部、ｒ１曲率半径、Ｌ１長さ、Ｂ面方向、 θ 角度、Ｌ２押し込み量

Claims

クリーム半田をプリント配線板の表面に形成されたパッドに印刷するために用いられるスキージであって、
金属製の第１の板状部と、
前記第１の板状部の一面側に貼り合わされたゴム製の第２の板状部とを有し、
前記第２の板状部は、印刷状態における前記プリント配線板側の側壁部を前記第１の板状部側の対応する側壁部よりも突出させると共に、この突出部における前記一面側の縁部を稜線Ｒ形状としたことを特徴とするスキージ。
請求項１に記載のスキージを用いて、クリーム半田をプリント配線板の表面に形成されたパッドに印刷する印刷方法において、
前記パッドに対応する開口部を有する印刷マスク上に、前記開口部を残して前記クリーム半田を供給するクリーム半田供給工程と、
前記クリーム半田が供給された前記印刷マスクを、前記パッドと前記開口部とが略一致するように、前記プリント配線板上に配置する位置合わせ工程と、
前記印刷マスクに、前記スキージの前記第１の板状部及び前記第２の板状部の各前記側壁部の各縁部を、所定の角度で接触させる接触工程と、
前記スキージを、前記第１の板状部を有する面側を印刷方向として、前記印刷マスクの面方向に沿って移動させ、前記開口部に前記クリーム半田を充填する工程と、
を有することを特徴とするスキージを用いた印刷方法。