JP2010260293A - ペースト材印刷方法およびペースト材印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキージの移動速度が高くなると、半田ペーストなどのペースト材をマスクの開口部に十分に充填しない内にスキージが開口部上を通過してしまう。
【解決手段】回路基板１上にマスク２が配置され、マスク２上に半田ペースト５が供給され、マスク２上をスキージ３が矢印Ａ方向へ移動される。これにより、半田ペースト５に矢印Ｂ方向のローリングが発生し、マスク２の開口部２ａへの半田ペーストの印刷が実現される。半田ペースト５内には、円柱形状のローラ６が配置され、スキージ３と同一方向に同じ速度で移動される。更に、ローラ６は、半田ペースト５のローリング方向と同じ方向（矢印Ｃ方向）に、半田ペースト５のローリング以上の回転数で回転される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペースト材印刷方法およびペースト材印刷装置に関し、特に、回路基板上に半田ペースト等のペースト材を所定のマスクの開口パターンに充填する、ペースト材のスクリーン印刷方法およびそれに使用するスクリーン印刷装置に関するものである。

例えば、ＱＦＰ、ＢＧＡ、チップ部品などの表面実装型の電子部品を回路基板上に実装するには、スクリーン印刷法により回路基板上のパッド部に半田ペーストを塗布し、回路基板に電子部品を搭載し、半田リフローを行なって実装する。ここで、従来の半田ペーストの印刷装置では、マスク上にある半田ペーストを、スキージを移動させてスキージでの押し込み力と半田ペーストに生じるローリングによってマスクの開口穴に充填していた。近年、印刷工程の生産性を向上させるために、スキージの移動速度を高速化させるニーズが高まっている。しかし、従来のスキージ構成では、スキージを高速移動させると、開口穴に完全に充填させる前にスキージが開口穴を通過し、開口穴に十分に充填させることが出来なかった。対応として、スキージを往復させることで、充填性を確保することも可能であるが、この対処方法では印刷に要する時間を縮めることはできない。

ところで、ペースト材中にローラを配置してペースト材のローリング性を改善しようとする技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。図５は、特許文献１にて開示された印刷装置の断面図である。図５において、１１はパッド１１ａを有する回路基板、１２は開口部１２ａが設けられたマスク、１３は、マスク１２を押圧しつつ矢印Ａ方向に移動するスキージ、１５は半田ペースト、１６は、スキージ１３の移動方向（矢印Ａ方向）前方に配置され、スキージ１３と一緒に矢印Ａ方向に移動するローラである。そして、ローラ１６を半田ペースト１５のローリング方向（矢印Ｂ方向）とは反対方向の矢印Ｃ方向に回転させる。この従来例では、このローラの回転により半田ペーストのローリングを補強し、半田ペーストのマスク開口部への押し込み力を増大させている。

また、特許文献２には、導電性ペースト内に導電性ペーストの本来のローリング方向と同じ方向に回転するローラと反対方向に回転するローラとを設けて導電性ペーストの回路基板への押し込み力を増大させる技術が開示されている。図６は、特許文献２に開示された印刷装置の断面図である。図６において、２１は回路基板、２２は開口部２２ａが設けられたマスク、２３は、マスク２２を押圧しつつ矢印Ｆ方向に移動するスキージ、２５は導電性ペースト、２６ａ、２６ｂは、導電性ペースト２５内に配置され、スキージ２３と一緒に矢印Ｆ方向に移動する第１、第２のローラ、２７は回路基板２１が載置されるステージである。そして、第１のローラ２６ａは矢印Ｆ方向と反対方向に回転され、第２のローラ２６ｂは矢印Ｆ方向に回転されている。このように構成することにより、第１のローラ２６ａと第２のローラ２６ｂとに挟まれた領域では、導電性ペースト２５の高い圧力での下向きの流れが生じ、高アスペクト比の開口パターンをも十分に導電性ペーストを充填することができる、とされる。

特開平０９−２３９９５５号公報 特開２００８−２２１５４１号公報

特許文献１にて開示された従来技術では、局所的にローリングが強められているものの、半田ペーストの印刷方向の先端部分はローリング方向とは逆方向に半田ペーストが動くため、マスクの開口部を充填する圧力に乏しい。そのため、この従来技術では、スキージを高速移動させると、やはりマスク開口部の充填不全を起こしやすい。また、特許文献１に記載されたものでは、ローラを半田ペーストの先端位置に設けているので、あらかじめ供給する半田ペースト量が増大したり、ローラの外表面に付着した半田ペーストが乾燥するなどの問題が起こる。
また、特許文献１、２に記載された印刷装置では、ペースト材の流れがローリング方向と反ローリング方向の二手に分かれ、それぞれの方向のペースト材が独立に流れ、二つの流れのペースト材同士が攪拌される機会が損なわれ、ペースト材粘度の均一性の悪化が懸念される。特に、特許文献２に記載されたものでは、ペースト材中に導電性ペーストの溜り部を生じ易く、ペースト材粘度の均一性はより阻害される。さらに、特許文献２に記載されたものでは、供給するペースト材量が多くなることにより、そのペースト材の乾燥も高くなるので、ペースト材品質の低下が問題となる。また、相対する１対のローラが必須であり、複雑な構成となっている。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、高速印刷を行なっても十分にマスク開口にペースト材を充填できるようにすることであり、第２に、ペースト材の乾燥とその粘度の不均一性を防止できるようにすることである。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、スキージを移動させて印刷マスク上にあるペースト材を回路基板に印刷するペースト材印刷方法であって、前記スキージの移動に伴って起こるペースト材の全体のローリングの回転速度を増大させつつ印刷を行なうことを特徴とするペースト材印刷方法、が提供される。
そして、好ましくは、前記ペースト材中に前記スキージと共に移動するローラを設け、該ローラの回転によりペースト材のローリングの回転速度を増大させる。

また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、スキージを移動させて印刷マスク上にあるペースト材を回路基板に印刷するペースト材印刷装置であって、前記スキージと同じ方向に同じ速度で移動され、ローリングするペースト材中に配置され、ペースト材のローリング方向に回転されるローラを備えたことを特徴とするペースト材印刷装置、が提供される。
そして、好ましくは、前記ローラは、前記ペースト材のローリングの略中心部に配置される。

上記のように構成された本発明によれば、スキージ移動によってペースト材に生じるローリングは、このローリングの方向と同一方向に回転するローラによって全体的に高められる。すなわち、ペースト材の回転速度は全体的に高められる。その結果、マスクの開口部に送り込まれるペースト材の速度が増してマスク開口部への充填圧が増大し、スキージの移動が高速化されても、ペースト材はマスク開口部へ十分な圧力をもって充填されることになる。
また、ペースト材のローリングは一方向のみであり、ペースト材の滞留も生じにくいので、ペースト材の攪拌が効率よくでき、粘度不均一と粘度上昇を抑制されることになる。また、ローラをペースト材のローリングの略中心部に一個のみ設ける構成であるために、ローラの小径化をはかることができ、印刷の高速化を装置の大型化を招くことなくかつ比較的簡素な構成により実現することができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す断面図。 本発明の実施例１の構成を示す断面図。 本発明の実施例２の構成を示す断面図。 本発明の実施例３の構成を示す断面図。 第１の従来例の構成を示す断面図。 第２の従来例の構成を示す断面図。

次に、本発明のペースト材印刷装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のペースト材印刷装置の一実施の形態を示す断面図である。本実施の形態ではペースト材として半田ペースト（クリーム半田とも呼ばれる）が用いられている。図１に示すように、回路基板１が印刷装置のステージ（図示なし）上に載置され、続いて回路基板上にマスク２が配置される。回路基板１には所定の回路と必要なパッド（いずれも図示なし）が形成されている。マスク２は、金属板で形成され、必要箇所に開口部２ａが開けられており、この開口部２ａが回路基板１のパッド上に位置している。マスク２上には半田ペースト５が供給されており、この半田ペースト５は、ホルダー４に保持されたスキージ３により、回路基板１上にスクリーン印刷される。すなわち、スキージ３をホルダー４により、マスク面を押圧しつつ矢印Ａ方向に移動させると、半田ペースト５に矢印Ｂ方向のローリングが発生し、マスク２の開口部２ａへの半田ペーストの充填が促進され、印刷が実現される。スキージ３は、ゴムなどの弾性体材からなる。ここで、本発明により、半田ペースト５内には、円柱形状のローラ６が、その回転中心が半田ペーストのローリング中心部に略一致するように、配置されている。ローラ６は、その中心軸がスキージ３の板面と平行となるように配置され、スキージ３と同一方向（矢印Ａ方向）に同じ速度で移動される。更に、ローラ６は、半田ペースト５のローリング方向（矢印Ｂ方向）と同じ方向に、すなわち矢印Ｃ方向に、半田ペースト５のローリング以上の回転数で回転される。
なお、スキージ３およびローラ６の移動とローラ６の回転は、図示が省略された移動駆動源および回転駆動源の作動により制御される。ローラ６の少なくとも表面の材質は、ゴムなどの半田ペーストに対し摩擦の大きいものであることが望ましい。あるいは、ローラ６の外周に凹凸やフィンを設けるなどして物理的に粘性を高めるようにしてもよい。

次に、図１に示す本発明の印刷装置の動作についてより詳しく説明する。
まず、回路基板１を、印刷装置のステージ（図示なし）上に載置し、続いて図示が省略されたマスク上下駆動機構を作動させてマスク２を降下させ、図１に示すように回路基板１にマスク２を接触させる。次に、スキージ３およびローラ６を図示していない移動駆動源を作動させて移動方向Ａの方向へ水平に移動させるとともに、ほぼ同時に図示していない回転駆動源を作動させてローラ６を回転方向Ｃの方向へ所定の回転速度で回転させる。さらにスキージ３およびローラ６の移動を続け、スキージ３がマスク２の開口部２ａの上方を通過した後、スキージ３およびローラ６の移動を停止させると共にローラ６の回転を停止させる。

上記過程において、スキージ３の移動にともない、半田ペースト５が接触するマスク２およびスキージ３との相互作用で、半田ペースト５は矢印Ｂ方向にローリングする。さらに、そのローリングは、ローラ６によって生じる回転力で増速されて、スキージ３の方向に送り出されるため、マスク２とスキージ３と接触箇所近傍に存在する半田ペースト５は開口部２ａへの速度とその充填圧が高められる。よって、半田ペースト５は開口部２ａに高い速度で押し込められ、開口部２ａは半田ペースト５により十分に充填される。
その後、図示の省略されたマスク上下駆動機構を作動させてマスク２を回路基板１から引き離し、続いて回路基板１を搬出する。

図２は、本発明の実施例１を示す断面図である。図２において、図１に示す部材と同等のものには同一の参照番号を付し重複する説明は省略する。本実施例においては、金属製のローラ６の表面に凹凸６ａを設けた。この凹凸は、ローラ６の軸芯と平行に山と谷とを設けたものである。

図３は、本発明の実施例２を示す断面図である。図３において、図１に示す部材と同等のものには同一の参照番号を付し重複する説明は省略する。本実施例においては、ローラ６の断面形状が多角形（図示した例では正八角形）になされている。

図４は、本発明の実施例３を示す断面図である。図４において、図１に示す部材と同等のものには同一の参照番号を付し重複する説明は省略する。本実施例においては、ローラ６の外周に、ローラ６の軸芯と平行となる板状のフィン６ａを設けた。

以上好ましい実施の形態、実施例について説明したが本発明はこれら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内において適宜の変更が可能なものである。例えば、マスクとしてメタルマスクを用いていたがこれ以外のものであってもよく、またスキージの材質についてもゴム以外の例えば金属であってもよい。また、本発明は、半田ペースト以外の材料、例えば導電性ペーストや絶縁性ペーストを印刷する場合にも適用が可能なものである。

１、１１、２１ 回路基板
１１ａ パッド
２、１２、２２ マスク
２ａ、１２ａ、２２ａ 開口部
３、１３、２３ スキージ
４ ホルダー
５、１５ 半田ペースト
６、１６ ローラ
６ａ 凹凸
６ｂ フィン
２５ 導電性ペースト
２６ａ 第１のローラ
２６ｂ 第２のローラ
２７ ステージ

Claims (8)

1. スキージを移動させて印刷マスク上にあるペースト材を回路基板に印刷するペースト材印刷方法であって、前記スキージの移動に伴って起こるペースト材のローリングの回転速度を増大させつつ印刷を行なうことを特徴とするペースト材印刷方法。
2. 前記ペースト材中に前記スキージと共に移動するローラを設け、該ローラの回転によりペースト材のローリングの回転速度を増大させることを特徴とする請求項１に記載のペースト材印刷方法。
3. 前記ペースト材が半田ペーストであることを特徴とする請求項１または２に記載のペースト材印刷方法。
4. スキージを移動させて印刷マスク上にあるペースト材を回路基板に印刷するペースト材印刷装置であって、前記スキージと同じ方向に同じ速度で移動され、ローリングするペースト材中に配置され、ペースト材のローリング方向に回転されるローラを備えたことを特徴とするペースト材印刷装置。
5. 前記ローラは、その回転中心が前記ペースト材のローリングの略中心部に略一致するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のペースト材印刷装置。
6. 前記ローラの表面には、微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のペースト材印刷装置。
7. 前記ローラは、その断面形状が多角形状をしていることを特徴とする請求項４または５に記載のペースト材印刷装置。
8. 前記ローラには、複数のフィンが備えられていることを特徴とする請求項４または５に記載のペースト材印刷装置。

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