JP2008103506A - ソルダーレジスト膜の形成方法及び静電塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンベアで搬送されるプリント配線板に回転霧化ヘッドで霧化したレジスト液を塗装してソルダーレジスト膜を形成する方法及び装置に関し、より厚い膜厚さのレジスト膜を形成可能にする。
【解決手段】所定の配線パターンを形成したプリント配線板１８の面を垂直にして当該面と対向して昇降する回転霧化ヘッド１４で霧化したレジスト液を当該プリント配線板の面に静電塗装するプリント配線板のレジスト液の塗装において、前記方法によりプリント配線板１８の表面にレジスト液を塗装したあと、その塗装面を風乾し、風乾した塗装面の上に更に前記方法によりレジスト液を重ね塗装する。好ましくは、鉛直軸回りに回転する複数の霧化ヘッドをプリント配線板の搬送路と平行な方向に所定間隔で配置する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プリント配線板にソルダーレジスト膜を形成する方法及びプリント配線板などの平板状の被塗装物にレジスト液を静電塗装する装置に関するもので、コンベアで搬送されるプリント配線板などの平板状の被塗装物に回転霧化ヘッドで霧化したレジスト液を塗装する上記方法及び装置に関するものである。

フォトエッチングなどにより、所定の配線パターンを形成したプリント配線板の表面は、ソルダーレジストと呼ばれている絶縁保護膜で保護している。この保護膜は、ハンダディップ工程などにおいて不要なハンダが配線パターンに付着するのを防止し、また配線パターンを酸化等から保護するものである。

絶縁保護膜の形成工程は、プリント配線板の全面にレジスト液を塗着し、温風乾燥したあと、レジスト除去部分をマスキングした紫外線を照射して（レジスト液が紫外線硬化型の場合）露光領域のレジスト膜を硬化させ、その後、露光しなかった部分のレジスト膜を溶媒やアルカリで除去するというものである。レジスト除去部分は、配線パターンに素子や配線用ワイヤをハンダ付けする部分やピアホールの部分などである。

プリント配線板にレジスト膜を形成するためのレジスト液の静電塗装方法ないし装置は、特許文献１に示されている。また、基本的には絶縁材であるプリント配線板に静電塗装をする際に、プリント配線板の表面に液状の導電性付与材を塗布して静電塗装を行うことが特許文献２に示されている。

特許文献１に示された静電塗装装置は、プリント配線板などの平板状の被塗装物のための静電塗装装置であって、その塗装室は、被塗装物を縦方向に吊り下げて搬送するコンベアを備え、このコンベアは平行な行き側と戻り側の搬送路を備えており、行き側と戻り側の搬送路の中央で鉛直軸回りに回転する回転霧化ヘッドを備えている。この公知の静電塗装装置は、行き側と戻り側で被塗装物の搬送方向が逆になっており、かつ行き側から戻り側に移る部分に被塗装物の表裏を逆にする反転装置が設けられている。静電塗装は、コンベアで被塗装物を搬送しながら回転霧化ヘッドを往復昇降させて行われる。

また、特許文献２に示された静電塗装装置は、上記静電塗装装置の塗装位置より被塗装物の搬送方向上流側の位置にプリント配線板の表面に液状の導電性付与材をスプレー塗装する装置を付加したものである。

プリント配線板にレジスト液を静電塗装で塗布すると、レジスト液がピアホールの孔に入らないようにできるという特徴があるほか、上記の静電塗装方法ないし装置によれば、レジスト膜の厚さを均一にできること、無駄なレジスト液の消費が避けられること、塗装室に一度通過させるだけでプリント配線板の表裏両面の塗装が行われるという長所がある。

プリント配線板に形成するレジスト膜の厚さは、乾燥後の膜厚で２〜５０μｍが好ましいとされており、上記の従来装置で形成されるレジスト膜の厚さは、２０〜３０μｍである。
特開平４‐７８４５９号公報 特開２００１‐２９８６９号公報

電子制御は、あらゆる機器の制御に必須のものとなっており、自動車のエンジンや変速機を走行抵抗や走行速度に合わせて最適制御する電子制御装置にも多くのプリント配線板が用いられている。これらの車載のプリント配線板は、通信機器や家電機器に用いられるプリント配線板に比べて電流値や電圧値が高いものが多くあり、また制御装置の故障が重大な事故につながる危険があるため、より高い信頼性が要求される。

レジスト膜についても、車載のプリント配線板では、膜厚さの均一性に対する要求が厳しく、更に膜厚さについても通信機器や家電機器用のプリント配線板に比べて厚い膜厚さとすることが要求され、６０μｍを超える膜厚さでレジスト膜を形成することが要求される場合もある。

鉛直に懸吊したプリント配線板の面に回転霧化ヘッドで霧化したレジスト液を静電塗装する方法は、膜厚さを均一にできるなどの長所があるが、従来方法ないし装置では、車載プリント配線板に要求される厚い膜厚さのレジスト膜を形成することが困難であった。そこで、この発明は、プリント配線板その他の被塗装物の面に回転霧化ヘッドで霧化したレジスト液を静電塗装するレジスト膜の静電塗装方法ないし装置において、より厚い膜厚さのレジスト膜を形成可能にすることを課題としている。

上記課題を解決したこの出願の請求項１の発明に係るプリント配線板のレジスト液の塗装方法は、所定の配線パターンを形成したプリント配線板１８の面を垂直にして当該面と対向して昇降する回転霧化ヘッド１４で霧化したレジスト液を当該プリント配線板の面に静電塗装するプリント配線板のレジスト液の塗装方法において、前記方法によりプリント配線板１８の表面にレジスト液を塗装したあと、その塗装面を風乾し、風乾した塗装面の上に更に前記方法によりレジスト液を重ね塗装することを特徴とする、プリント配線板のレジスト液の塗装方法である。

上記方法を実施するのに使用するこの出願の請求項２の発明に係る静電塗装装置は、塗装室１と乾燥室３とを備え、前記塗装室で、塗装コンベア１９に搬送されて当該室内を移動するプリント配線板１８その他の板状の被塗装物の表面に回転霧化ヘッド１４で霧化したレジスト液を静電塗装し、前記乾燥室で、乾燥コンベア３９に搬送されて当該室内を移動する前記被塗装物の表面に塗着されたレジスト液をアルカリ液などの溶剤で剥離可能な程度まで乾燥する静電塗装装置において、第１と第２の前記塗装室１ａ、１ｂと、内部に常温空気を通風している風乾室２と、被塗装物を第１塗装室１ａの被塗装物出口１６ａから風乾室２を通過させて第２塗装室１ｂの被塗装物入口１５ｂへと送る風乾コンベア２９とを備えていることを特徴とする、静電塗装装置である。

この出願の請求項３の発明に係る静電塗装装置は、上記請求項２の手段を備えた静電塗装装置において、前記板状の被塗装物を前記搬送コンベア９に面を垂直にして懸吊するための着脱可能なフック７ないしハンガ１７を備え、前記回転霧化ヘッド１４は、鉛直軸回りに回転する霧化ヘッドであることを特徴とする、静電塗装装置である。

また、この出願の請求項４の発明に係る静電塗装装置は、塗装コンベア１９ａ、１９ｂが平行に配置された行き側と戻り側の搬送路１１、１２を備え、前記回転霧化ヘッド１４が当該行き側と戻り側の搬送路から等距離の位置に配置されている前記請求項３記載の静電塗装装置において、前記塗装室１ａ、１ｂには、その行き側と戻り側の搬送路１１、１２の間にこれらの搬送路と平行な方向に所定間隔で複数の前記回転霧化ヘッド１４が配置されていることを特徴とする、静電塗装装置である。

塗装コンベア１９（１９ａ、１９ｂ）は、チェーンコンベアとするのが好ましく、コンベアチェーンに所定間隔で設けたフック７ないしハンガ１７に板状の被塗装物１８の上辺を係止することにより、プリント配線板の面を垂直にして搬送する。風乾コンベア２９及び乾燥コンベア３９としても同様な構造のコンベアを用いるのが好ましい。

回転霧化ヘッド１４は、レジスト液を流出させるための微細な孔を多数設けた漏斗状のベルにギアモータでレジスト液を供給しつつ、エアモータ２１で当該ベルを高速回転させる構造が一般的で、前述した公知技術と同様にヘッドを鉛直軸回りに回転させ、遠心力で液滴を水平に膜状に噴霧することにより、回転霧化ヘッド１４の両側を移動する被塗装物１８に同時に静電塗装を行う。

１個の回転霧化ヘッドで塗装することができるレジスト膜の膜厚さは、５〜２０μｍである。被塗装物の搬送路１１、１２に沿って、回転霧化ヘッド１４を直列に多数設けて塗り重ねてやれば、塗膜の厚さを順次厚くすることができるように考えられるけれども、塗膜が厚くなるに従ってレジスト液が鉛直な被塗装物の面から流下すること、及び静電気による液滴の吸引力が低下するため、塗り重ねて得られる膜厚さは、６０μｍ程度が限界である。

この発明は、塗装室１ａ内で静電塗装したレジスト液を一旦塗装室１ａから風乾室２に移送して、風乾室２内で被塗装物表面のレジスト液の溶媒を飛ばして塗膜を半乾燥させた後、再び塗装室１ｂに入れて半乾燥したレジスト膜の上に更にレジスト液を静電塗装することにより、膜厚の厚いレジスト膜を形成することを可能にしたものである。

風乾室２は、常温の空気を室内に送風機で送り込み、その中をレジスト液を塗着した被塗装物を風乾コンベア２９で通過させることにより、塗着したレジスト液中の溶媒を蒸発させて、レジスト膜を半乾燥状態にするものである。風乾室内の乾燥空気の風速や乾燥時間は、レジスト液に含まれる溶媒の割合や塗り厚さにより異なるが、風速３ｍ程度で常温空気を通風した風乾室に１０分程度の時間をかけて被塗装物を通過させることにより、レジスト膜を所望の半乾き状態とすることができる。風乾室２を通過した被塗装物は、再び塗装室１ｂに導かれて半乾きのレジスト膜の上にレジスト液が静電塗装により塗り重ねられる。

塗装室を２度通過してレジスト液を所望厚さに塗り重ねた被塗装物は、風乾室２を通ることなく乾燥室３へと導かれ、この乾燥室で温風や赤外線ヒータによって乾燥される。ここでの乾燥は、いわゆる硬化ではなく、アルカリ液や溶媒によって除去ないし剥離可能な程度までの乾燥である。この乾燥室の構造ないし作用は、従来のレジスト膜塗装装置で用いられているものと同じである。

乾燥室３を通過したプリント配線板は、次工程に送られる。次工程ではマスキングされた紫外線などの照射により、保護が必要な領域のレジスト膜を硬化させ、その後溶媒やアルカリ液で未硬化のレジスト膜を除去する。

請求項２に記載の静電塗装装置は、第１塗装室１ａにおける被塗装物表面へのレジスト液の塗装と、第１の塗装室１ａで塗着されたレジスト液の風乾と、第２塗装室１ｂにおける風乾されたレジスト膜の上へのレジスト液の塗り重ねとを、連続的に行うことができる。従って、被塗装物の表面に膜厚の厚いレジスト膜を能率よく形成することができる。

要求されるレジスト膜の膜厚さが薄いときは、塗装室１ａを通過した被塗装物を風乾室２を通して乾燥室３へと導き、厚いレジスト膜の形成が必要なときには、塗装室１ａを通過した被塗装物を風乾室２に導いて風乾させた後、再び塗装室１ｂに通過させてレジスト液の重ね塗りを行い、乾燥室３に送る。この搬送経路の切換は、被塗装物のロットが変わったときに必要に応じて行ってやればよい。

この発明により、鉛直に懸吊したプリント配線板その他の平板状の被塗装物の面に回転霧化ヘッド１４で霧化したレジスト液を静電塗装する塗装方法及び装置において、被塗装物の表面に形成するレジスト膜の膜厚さを従来方法ないし装置の略２倍以上に厚くすることが可能になる。この発明により、均一でレジスト膜の膜厚さが厚いプリント配線板を能率よく製造することが可能となり、信頼性の高いプリント配線板が得られるという効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図において、１ａは第１塗装室、１ｂは第２塗装室、２は風乾室、３は乾燥室、４はハンガ洗浄機、５はプリント配線板の供給部、６は同排出部、総体的に示す９は搬送コンベアである。図１の装置では、搬送コンベア９は１本で、第１及び第２塗装室１ａ、１ｂを通過する部分が塗装コンベア１９ａ、１９ｂ、風乾室２を通過する部分が風乾コンベア２９、乾燥室３を通過する部分が乾燥コンベア３９となっている。搬送コンベア９は、所定間隔でフック７を設けたチェーンコンベアで、搬送コンベア９を示す線に接して描かれている円はチェーンスプロケットである。

第１塗装室１ａと第２塗装室１ｂの内部構造は全く同一で、１１は塗装コンベアの行き側、１２は戻り側、１３は行き側から戻り側へのプリント配線板の架け替え機、１４はレジスト液の霧化ヘッド、１５ａ及び１５ｂは第１及び第２塗装室の入口、１６ａ及び１６ｂは同出口である。

図２は、塗装室の霧化ヘッドとその周辺部の斜視図、図３は、塗装室での塗装動作を示す模式的な平面図である。図２において、１１及び１２は、前述した塗装コンベアの行き側と戻り側、７は当該コンベアに所定間隔で取り付けられたフック、１７はハンガ、１８はハンガ１７に懸吊されたプリント配線板である。前述した架け替え機１３は、プリント配線板１８を平行移動して塗装コンベアの行き側１１から戻り側１２へと架け替えており、霧化ヘッド１４は、行き側と戻り側のプリント配線板の中央に位置している。従って、行き側と戻り側では、プリント配線板１８の一方の面と他方の面（表と裏）が霧化ヘッド１４と対向している。

図２において、２１はエアモータ、２２は昇降台である。エアモータ２１は、図示しない空気源から供給される加圧空気で、その回転軸に固定した霧化ヘッド１４を高速回転させる。エアモータ２１の回転軸は中空軸で、その中空孔は霧化ヘッド１４の内部に連通されており、図示しないギアポンプで供給されるレジスト液が、この中空孔を通って霧化ヘッド１４に送り込まれる。

霧化ヘッド１４の平坦な円板状の下面（図には表れていない）には、多数の小孔が設けられており、霧化ヘッド１４に供給されたレジスト液は、霧化ヘッド１４の回転に伴う遠心力により、水平に噴霧される。霧化ヘッド１４から飛散するインク滴２３とプリント配線板１８には、エアモータ２１と搬送コンベアのチェーン２４とに高圧電源を接続することにより、電位差が付与されており、マイナスに帯電したレジスト液滴が接地（アース）されているプリント配線板の表面にクーロン力と遠心力とによって吸引されてプリント配線板１８の表面が塗装される。

霧化ヘッド１４は、図示しない往復駆動装置による昇降台２２の往復運動により、プリント配線板１８の高さ寸法に略等しいストロークで往復昇降し、プリント配線板１８の表面にレジスト液を均一に付着させる。

図に示した装置では、図２に示した構造の霧化ヘッド１４が直列に３個配置されており、プリント配線板１８が塗装室１ａ、１ｂを通過する間に、その表裏面にレジスト液がそれぞれ３回重ね塗りされる。１個の霧化ヘッド１４の塗り厚さは、２０〜３０μｍで３回の重ね塗りによって６０〜９０μｍの塗膜厚さが得られる。

風乾室２は、送風機２６で室内に常温空気を通風している室で、風乾コンベア２９に懸吊されたプリント配線板が１０分程度かけて通過する容積を備えている。乾燥装置３は、プリント配線板に塗布されたレジスト液を後工程の露光及び未露光のレジスト膜の除去工程に送るのに必要な程度まで乾燥する室である。乾燥室３は公知の構造で、８０℃の温風中を２０ないし２５分かけて通過することにより、プリント配線板に塗着されたレジスト液を乾燥する。ハンガ洗浄機４は、塗装室１ａ、１ｂで付着したハンガのレジスト液を洗い落とすための装置で、公知の構造のものである。

次に図に示した装置の動作を説明する。供給部５で搬送コンベア９のハンガ１７にプリント配線板１８が懸吊され、第１塗装室１ａに送り込まれる。第１塗装室１ａの行き側の経路１１でプリント配線板の一方の面に３個の霧化ヘッド１４により、レジスト液が３層に重ね塗りされる。一方の面にレジスト液が塗布されたプリント配線板１８は、次に架け替え機１３で戻り側の搬送路１２に架け替えられて、戻り側搬送路１２で反対側の面にレジスト液が３層重ね塗りされる。

霧化ヘッド１４の配置間隔は例えば５００ｍｍで、搬送コンベア９に懸吊されたプリント配線板１８は、連続移動しながらそれぞれの霧化ヘッド１４に対向する位置で上下動する回転霧化ヘッド１４により、レジスト液が塗布される。架け替え機１３は、プリント配線板１８を懸吊しているハンガ１７を行き側搬送路１１のフック７から戻り側搬送路１２のフック７へと架け替える。

第１塗装室１ａで表裏両面にレジスト液を静電塗装されたプリント配線板１８は、第１塗装室の出口１６ａから出て、風乾室２へと送り込まれる。風乾室２では、通風されている常温空気により、プリント配線板１８に付着しているレジスト液の溶媒を蒸発させ、その上に重ね塗りされるレジスト液の自重でレジスト液が垂れ落ちない程度の半乾燥状態にする。

風乾室２を出たプリント配線板１８は、第２塗装室１ｂへと送られ、風乾室２で半乾燥したレジスト膜の上に更にレジスト液が３回重ね塗りされる。第２塗装室１ｂを出たプリント配線板１８は、乾燥室３へと送られ、温風乾燥された後、排出部６でハンガ１７から取り外されて次工程へと送られる。乾燥室３を出た搬送コンベア９は、ハンガ洗浄機４を通過し、この間にハンガ１７の洗浄が行われ、供給部５へと送り戻される。

このようにプリント配線板に塗着したレジスト液を一旦半乾燥させて、その上にレジスト液を重ね塗りすることにより、プリント配線板の表面に均一でかつ厚いレジスト膜を形成することができる。上記特許文献に示した従来装置では、２５〜６０μｍ程度のレジスト膜しか形成することができなかったが、この発明の方法ないし装置によれば、６０〜２００μｍの膜厚さのレジスト膜を形成することができる。

レジスト膜厚さが薄くてよいプリント配線板の塗装を行うときは、第２塗装室１ｂの回転霧化ヘッドを停止して、第２塗装室１ｂ内でのレジスト液の塗布を行わないようにすればよい。第２塗装室１ｂの出入口部分に、第２塗装コンベア１９ｂをバイパスするバイパスコンベア２８を設けて、風乾室２を通過したプリント配線板１８をバイパスコンベア２８で直接乾燥室３に送るようにすれば更に良い。この搬送経路の変更は、プリント配線板のロットが変わるときに行ってやればよい。

好ましい実施形態の一例を示す模式的な平面図 塗装室の霧化ヘッドとその周辺部の斜視図 塗装室での塗装動作を示す模式的な平面図

符号の説明

1a,1b 塗装室
２ 風乾室
３ 乾燥室
７ フック
11 行き側の搬送路
12 戻り側の搬送路
14 回転霧化ヘッド
17 ハンガ
18 被塗装物（プリント配線板）
19a,19b 塗装コンベア
29 風乾コンベア
39 乾燥コンベア

Claims (4)

1. 所定の配線パターンを形成したプリント配線板の面を垂直にして当該面と対向して昇降する回転霧化ヘッドで霧化したレジスト液を当該面に静電塗装するプリント配線板のレジスト液の塗装方法において、
   前記方法によりプリント配線板の表面にレジスト液を塗装したあと、その塗装面を風乾し、風乾した塗装面の上に更に前記方法によりレジスト液を重ね塗装することを特徴とする、プリント配線板のレジスト液の塗装方法。
2. 塗装室(1)と乾燥室(3)とを備え、前記塗装室で、塗装コンベア(19)に搬送されて当該室内を移動するプリント配線板(18)その他の板状の被塗装物の表面に回転霧化ヘッド(14)で霧化したレジスト液を静電塗装し、前記乾燥室で、乾燥コンベア(39)に搬送されて当該室内を移動する前記被塗装物の表面に塗着されたレジスト液をアルカリ液などの溶剤で剥離可能な程度まで乾燥する静電塗装装置において、
   第１と第２の前記塗装室(1a,1b)と、内部に常温空気を通風している風乾室(2)と、被塗装物を第１塗装室(1a)の被塗装物出口(16a)から風乾室(2)を通過させて第２塗装室(1b)の被塗装物入口(15b)へと送る風乾コンベア(29)とを備えている、静電塗装装置。
3. 前記板状の被塗装物を前記搬送コンベア(9)に面を垂直にして懸吊するための着脱可能なフック(7)ないしハンガ(17)を備え、前記回転霧化ヘッドは、鉛直軸回りに回転する霧化ヘッドである、請求項２記載の静電塗装装置。
4. 前記塗装コンベア(19)が平行に配置された行き側と戻り側の搬送路(11,12)を備え、前記回転霧化ヘッド(14)が当該行き側と戻り側の搬送路から等距離の位置に配置されている請求項３記載の静電塗装装置において、前記塗装室(1a,1b)には、その行き側と戻り側の搬送路の間にこれらの搬送路と平行な方向に所定間隔で複数の前記回転霧化ヘッド(14)が配置されていることを特徴とする、静電塗装装置。

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