JP3764307B2

JP3764307B2 - プリント配線基板用印刷機および電子回路の製造方法

Info

Publication number: JP3764307B2
Application number: JP26596199A
Authority: JP
Inventors: 孝継山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2001094240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気部品を実装して電子回路を形成するために印刷を行うプリント配線基板用印刷機および電子回路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図７に示すようにして、プリント配線基板１の表面に印刷機２で印刷を行う工程が、電子回路を製造する工程の１つとして行われている。プリント配線基板１は、Printed Wiring BoardからＰＷＢと略称されることもあり、電子回路を形成するための基材となっている。プリント配線基板１の表面には、電気的配線パターンや部品接合用のランドが形成され、表面実装型部品やリード線挿入型部品を搭載してはんだ付けを行えば、電子回路が形成される。近年は、表面実装方式で電子回路を形成することが多くなっている。表面実装方式では、プリント配線基板１の表面に印刷機２でクリームはんだを印刷する。印刷中にプリント配線基板１がずれたりしないように、プリント配線基板１は、印刷機２の台座３の表面の印刷ベース４に保持される。印刷ベース４には、複数の小穴５が形成され、真空ポンプ６を起動することによって、台座３内に真空圧を発生させ、小穴５を介してプリント配線基板１を印刷ベース４に吸着させて保持する。
【０００３】
真空圧で印刷ベース４に保持されるプリント配線基板１の表面には、スクリーン７が被せられる。スクリーン７は、枠８間に張架され、所定のパターンで貫通孔が穿けられているマスク９を載せて、その上からクリームはんだ１０などを塗布すれば、プリント配線基板１上にクリームはんだ１０がスクリーン印刷される。
【０００４】
図８は、図７のように印刷ベース４上に保持されるプリント配線基板１を平面視した状態を示す。プリント配線基板１には、配線パターンや、装着する電子部品の必要に応じて、複数の貫通孔１１，１２，…が形成される。印刷ベース４に形成される小穴５の位置がプリント配線基板１の貫通孔１１，１２，…の位置に一致してしまうと、真空圧による吸着力が低下してしまうので、小穴５の位置は貫通孔１１，１２，…の位置とはずれるようにしておく必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すように、従来はプリント配線基板１を印刷ベース４に開けた小穴５を通じて、真空圧で印刷ベース４に吸着しているために、次のような問題がある。
【０００６】
（１）プリント配線基板１を小穴５で吸着しているために、クリームはんだ１０の印刷面積が大きくなると、クリームはんだ１０の粘着力が、プリント配線基板１を印刷ベース４に保持するための吸着力よりも大きくなってしまう可能性がある。クリームはんだ１０の粘着力が吸着力よりも大きくなると、印刷ベース４にプリント配線基板１を保持することができず、印刷用のスクリーン７を印刷ベース４から上方に離すときに、プリント配線基板１がスクリーン７に付着して上がってしまい、プリント配線基板１を印刷ベース４上に保持することができなくなってしまう欠点がある。
【０００７】
（２）プリント配線基板１の外形は同一でも貫通孔１１，１２，…の位置が異なる場合があり、印刷ベース４の小穴５の位置は、貫通孔１１，１２，…を避けるように変更しなければならないことが生じる。したがって、プリント配線基板１での貫通孔１１，１２，…の位置に応じて小穴５の位置を変えた印刷ベース４を新たに製作する必要がある。このため、電子機器の生産時のモデル切換に伴って、印刷ベース４を取換えて、調整作業を行う必要が生じ、生産性が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、電子回路の製造工程の一環として、プリント配線基板の表面に印刷を行う際に、プリント配線基板を確実に保持することができるプリント配線基板用印刷機および電子回路の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、印刷ベース上に載置されるプリント配線基板の表面に印刷を行うプリント配線基板用印刷機において、
印刷ベース上には、対向する２辺を有するプリント配線基板を載置する凹所が設けられ、
プリント配線基板の対向する２辺のうちの１辺側を押圧し、該１辺に対向する辺を該凹所の周壁に当接させる状態で、該当接している周壁部分との間で該プリント配線基板を挟んで機械的に保持する固定爪を、該１辺に沿う方向に間隔を空けて２箇所に有する保持部材と、
保持部材によるプリント配線基板の保持状態を、一動作で固定または解除に切換え可能な切換機構とを含み、
各固定爪は、該凹所の底面から突出し、突出する先端側が基端側よりも該周壁部分に接近するように傾斜していることを特徴とするプリント配線基板用印刷機である。
【００１０】
本発明に従えば、プリント配線基板の表面に印刷を行うプリント配線基板用印刷機は、プリント配線基板に接触して、機械的に保持する保持部材と、保持部材によるプリント配線基板の保持状態を、一動作で固定または解除に切換え可能な切換機構とを含む。プリント配線基板は保持部材の傾斜した固定爪によって機械的に接触した状態で印刷ベース上に保持されて、印刷が行われるので、クリームはんだなど、粘着力が大きいペーストを印刷する際にも、固定爪の傾斜でプリント配線基板の浮きを防止して確実な機械的保持を行うことができる。切換機構によって、保持部材による保持状態の固定と解除とが一動作で切換えることができるので、プリント配線基板の着脱を容易に行うことができ、生産性を向上させることができる。
【００１１】
また本発明で前記保持部材は、前記固定爪を前記周壁部分側に付勢するばねを含み、
前記切換機構は、ばね付勢に抗して、固定爪と周壁部分との間隔を広げて前記解除を行うレバーを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、切換機構のレバーの操作で、空気圧や油圧などの流体圧や電磁力で作動させなくても、プリント配線基板の保持状態の固定または解除を切換えることができる。
【００１３】
また本発明で前記切換機構は、流体圧または電磁力で前記保持部材による保持状態の切換えを行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、切換機構を、空気圧や油圧などの流体圧やプランジャやモータなどの電磁力で作動させるので、簡単な制御でプリント配線基板の保持状態の固定とその解除とを切換えることができる。
【００１５】
また本発明で前記保持部材の固定爪は、前記プリント配線基板の外形を挟持して、該プリント配線基板を保持することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、保持部材の固定爪はプリント配線基板の外形を挟持して保持するので、印刷工程の対象となるプリント配線基板の内側の表面に対しては影響を与えずに、プリント配線基板を機械的に確実に保持することができる。
【００１７】
また本発明によれば、保持部材の固定爪が、プリント配線基板の内側の表面に形成されている貫通孔に嵌合して、プリント配線基板が印刷の際に、外部へ持去られることを防ぎ、プリント配線基板を確実に保持して、外周付近までプリント配線基板の表面に印刷を行うことができる。
【００１８】
また本発明で前記保持部材は、複数のプリント配線基板を同時に保持可能であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、複数のプリント配線基板を、切換機構の一動作で、固定する状態と固定を解除した状態とを切換えることができるので、生産性の向上を一層図ることができる。
【００２０】
さらに本発明は、上述したプリント配線基板用の印刷機を用いてプリント配線基板の表面にクリームはんだを印刷した後、クリームはんだを印刷した表面に表面実装型部品を搭載し、リフロー加熱でクリームはんだを溶融させ、表面実装型部品をプリント配線基板にはんだ付けして、電子回路を生産性よく製造することができる。
【００２１】
さらにまた本発明は、上述の印刷機でプリント配線基板の表面にクリームはんだを印刷し、プリント配線基板を反転させて、クリームはんだの印刷を行った表面に対向する側の表面からリード挿入型実装部品のリードを挿入して、リフロー加熱で挿入したリードをクリームはんだでプリント配線基板に対してはんだ付けするので、リード挿入型実装部品をプリント配線基板に搭載する電子回路を効率よく製造することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態として、プリント配線基板２１の表面に印刷を行う印刷機２２の概略的な構成を断面視して示す。プリント配線基板２１は、印刷機２２の台座２３上の印刷ベース２４上で保持される。印刷ベース２４は、天板２５、印刷パレット２６、固定爪２７、固定爪スライダ２８および固定解除スライダ２９などを、主要部として含む。本実施形態の印刷ベース２４では、印刷パレット２６上に、２枚のプリント配線基板２１を保持することができる。プリント配線基板２１は、印刷パレット２６の表面に設けられ、プリント配線基板２１の厚さにほぼ等しい深さを有する凹所３０上に載置される。凹所３０も、印刷パレット２６の表面に間隔を空けて形成され、２つの凹所３０には、一定の幅で分離部３１が残されている。
【００２３】
図２は、図１を平面視した状態を示す。プリント配線基板２１は、エポキシやフェノールなどの合成樹脂やセラミックなど、比較的剛性の高い電気絶縁材料を基材として形成され、大略的に矩形の形状であり、長辺側の一辺を分離部３１に接触させ、この長辺に対向する側の長辺を、固定爪２７で挟持して保持する。固定爪２７は、プリント配線基板２１の長辺に沿って間隔を空けて２箇所で挟持を行う。対向して設けられる固定爪２７は、図１に示すように、上端側が下端側よりも分離部３１寄りに傾斜した状態で、プリント配線基板２１の長辺側を、分離部３１側に押付ける。プリント配線基板２１が載置される凹所３０は、ほぼ矩形であり、長辺側の幅はプリント配線基板２１とほぼ等しく、短辺側の幅はプリント配線基板２１よりも大きく形成される。固定爪２７間のプリント配線基板２１の保持状態は、レバー３２を機械的に操作することによって、一動作で固定と解除とを切換えることができる。たとえば、レバー３２を実線で示す位置３２ａにすると、固定爪２７は図１および図２で実線で示す位置となり、保持状態が固定される。レバー３２を、破線で示す３２ｂの位置にすると、固定爪２７は図２の破線で示す位置に移動し、プリント配線基板２１の保持状態は解除される。
【００２４】
図３は、図２のレバー３２によって保持部材である固定爪２７の保持状態を固定または解除に切換える切換機構の構成を示す。レバー３２は、揺動軸３３を中心に印刷ベース２４の表面と平行な平面内で揺動変位が可能である。レバー３２の揺動軸３３側にはテコ部３４が形成される。テコ部３４は、レバー３２が３２ｂの位置にあるときに、固定解除スライダ２９を中心から離れる方向に動かす。固定解除スライダ２９によって固定爪スライダ２８も中心から離れる方向に動いて、固定爪スライダ２８上の固定爪２７間の間隔が開き、図１や図２に示すようなプリント配線基板２１に対する保持状態は解除される。レバー３２を、３２ａの位置にすると、テコ部３４の先端は固定解除スライダ２９を中心部から離れる方向に押圧しなくなる。固定解除スライダ２９は、引張りばね３５によって、中心部方向に引付けられ、中心部方向に移動する。固定爪スライダ２８は、天板２５に固定される外枠３６から、押圧ばね３７で中心部方向に押圧されている。固定解除スライダ２９が中心部方向に移動すれば、固定爪スライダ２８も中心部方向に移動し、固定爪２７でプリント配線基板２１を挟持して保持することができる。
【００２５】
以上説明した実施形態では、固定爪２７をレバー３２で移動させているけれども、レバー３２の代わりに、小型エアシリンダなど、空気圧や油圧などの流体圧を利用して切換えることもできる。また、ソレノイドやプランジャなどで、電磁力を直接作用させて切換えることもできる。さらに、電磁力で回転するモータなどの回転力を、直線方向に変換して切換えを行うこともできる。
【００２６】
また、プリント配線基板２１を保持する方法として、プリント配線基板２１の外形を利用しているけれども、プリント配線基板２１の内側で貫通する角孔や丸孔等に保持部材を嵌合させて機械的に保持することもできる。また、２枚のプリント配線基板２１を同時に保持しているけれども、プリント配線基板２１は単品でも、３枚以上でも同様に保持することができる。
【００２７】
図４および図５は、図１の実施形態の印刷機２２を用いてクリームはんだ４０を塗布し、電子回路を製造する工程の概要を示す。図４では、（１）に示すようにクリームはんだ４０を印刷機２２でプリント配線基板２１の表面に印刷して塗布した後、（２）に示すように表面実装型部品４１，４２をクリームはんだ４０を塗布したプリント配線基板２１の表面に装着する。表面実装型部品４１は、部品の本体に形成されている電極４３を印刷されたクリームはんだ４０に接触させるチップ型部品であり、表面実装型部品４２は、表面実装型部品４２の本体から引出されるリード４４を印刷されたクリームはんだ４０に接触させるリード型部品である。チップ型の表面実装型部品４１は、抵抗、コンデンサ、あるいは半導体素子などの電子部品に多く用いられる。リード型の表面実装型部品４２は、半導体集積回路などに多く用いられる。
【００２８】
図４（３）は、表面実装型部品４１，４２を、リフロー加熱によって、プリント配線基板２１とはんだ付けした状態を示す。クリームはんだ４０に表面実装型部品４１，４２の電極４３やリード４４を接触させた状態で周囲から加熱すると、クリームはんだ４０中のはんだ成分が溶融し、リフローソルダリングが行われる。クリームはんだ４０中には、通常７０〜９０ｗｔ％程度のはんだ粉末と、フラックス成分とが含まれている。リフロー加熱によって、フラックス成分が活性化され、はんだ成分が溶融してはんだ付けが行われる。
【００２９】
図５に示すように、プリント配線基板２１にリード挿入孔４５が形成され、（１）に示すように印刷機２２でリード挿入孔４５の周囲にクリームはんだ４０を印刷すれば、リード挿入実装型部品４６を搭載する電子回路を製造することもできる。リード挿入実装型部品４６は、半導体集積回路や電子部品に用いられる。リード挿入実装型部品４６を搭載する電子回路を製造する際には、（２）に示すように、（１）でクリームはんだ４０を印刷した表面が下側となるように、プリント配線基板２１を反転させる。（３）に示すように、クリームはんだ４０が印刷されていない表面側から、リード挿入実装型部品４６のリード４７をリード挿入孔４５に挿入し、クリームはんだ４０を印刷した表面側に突出するリード４７の先端を折曲げる。（４）に示すように、リフロー加熱を行えば、リード４７をクリームはんだ４０ではんだ付けし、電子回路を製造することができる。
【００３０】
図６に示す実施形態では、プリント配線基板２１の片面に表面実装型部品４１，４２やリード挿入実装型部品４６を搭載する電子回路を製造するばかりではなく、両面に部品を搭載するプリント配線基板５１に対してクリームはんだ４０を印刷するために、図１の印刷機２２を用いることもできる。一旦プリント配線基板５１の一方の表面にクリームはんだ４０を印刷し、さらに部品の仮止め用の接着剤５２を印刷し、表面実装型部品４１，４２を搭載させる。その後、プリント配線基板５１を反転し、他方の表面側にクリームはんだ４０などの印刷を行う。ただし、表面実装型部品４１，４２が装着された状態でプリント配線基板５１を保持するため、凹所５３を形成した印刷ベース５４を用いる必要がある。この実施形態では、印刷機２２を用いてクリームはんだ４０ばかりではなく、接着剤５２を塗布することもできる。
【００３１】
またプリント配線基板には、リフロー加熱方式ではんだ付けを行うものばかりではなく、はんだディップ方式ではんだ付けを行うものも用いられている。はんだディップ方式ではんだ付けを行う際には、ソルダレジストがプリント配線基板ではんだ付けを行わない表面に塗布される。このようなソルダレジストの塗布に本発明の印刷機２２を用いることもできる。またプリント配線基板では一般に、表面には搭載する部品についての各種情報や、信号の情報などが表示される。このような表示についても、本発明の印刷機２２を用いて好適に印刷することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プリント配線基板を保持部材の固定爪で接触して、固定爪の傾斜で浮きを防いで、確実に機械的に保持し、プリント配線基板の表面に印刷を行うことができる。保持部材による保持状態は、切換機構の一動作で固定または解除に切換え可能であるので、プリント配線基板の保持と、取外しとを迅速に行い、生産性を向上させることができる。プリント配線基板の保持のために、たとえば粘着テープなどを用いる必要はなく、生産性の向上を図ることができる。
【００３３】
また本発明によれば、エアシリンダなどの流体圧や電磁力を利用しないでも、プリント配線基板の保持状態をレバーの操作で切換えることができるので、保持部材のばねによる保持の圧力などの調整を容易に行い、印刷の際の付着力よりも保持力の方を確実に高めることができる。
【００３４】
また本発明によれば、保持部材の保持状態の切換えを流体圧または電磁力で行うので、簡単な制御でプリント配線基板の保持状態の固定と解除とを切換えることができる。
【００３５】
また本発明によれば、プリント配線基板の外形を保持部材の固定爪で挟持して保持するので、外形が同一であれば、内部の配線パターンや貫通孔の位置などが変化しても、印刷を行う際に確実に保持することができる。
【００３６】
また本発明によれば、プリント配線基板に形成されている貫通孔に保持部材の固定爪を嵌合させて機械的に保持を行うので、プリント配線基板の外周側の保持が困難な場合や、外周側に部品を装着する場合などでも、確実にプリント配線基板を保持することができる。
【００３７】
また本発明によれば、プリント配線基板を複数枚同時に保持して印刷を行うことができるので、生産性を大幅に向上させることができる。
【００３８】
さらに本発明によれば、表面実装型部品をプリント配線基板の表面に搭載するためにクリームはんだを印刷する工程を確実かつ迅速に行い、電子回路を製造する生産性を向上させることができる。
【００３９】
さらに本発明によれば、プリント配線基板の表面にクリームはんだを迅速かつ確実に印刷して、プリント配線基板を反転してリード線を挿入するリード挿入実装型部品のリード線のはんだ付けを、リフロー加熱で行い、電子回路としての製造を生産性よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態としてのプリント配線基板用印刷機の主要部分の概略的な構成を示す正面断面図である。
【図２】図１の印刷機２２の平面図である。
【図３】図１の印刷機２２の切換機構の構成を示す平面図である。
【図４】図１の印刷機２２を用いて電子回路を製造する工程の概要を示す図である。
【図５】図１の印刷機２２を用いて電子回路を製造する工程を示す図である。
【図６】本発明の実施の他の形態としてのプリント配線基板用印刷機の主要部分の正面断面図である。
【図７】従来からのプリント配線基板用印刷機の主要部分の正面断面図である。
【図８】図７の印刷機２の平面図である。
【符号の説明】
２１，５１プリント配線基板
２２印刷機
２３台座
２４，５４印刷ベース
２６印刷パレット
２７固定爪
２８固定爪スライダ
２９固定解除スライダ
３０凹所
３１分離部
３２レバー
３３揺動軸
３４テコ部
３５引張りばね
３７押圧ばね
４０クリームはんだ
４１，４２表面実装型部品
４６リード挿入実装型部品

Claims

印刷ベース上に載置されるプリント配線基板の表面に印刷を行うプリント配線基板用印刷機において、
印刷ベース上には、対向する２辺を有するプリント配線基板を載置する凹所が設けられ、
プリント配線基板の対向する２辺のうちの１辺側を押圧し、該１辺に対向する辺を該凹所の周壁に当接させる状態で、該当接している周壁部分との間で該プリント配線基板を挟んで機械的に保持する固定爪を、該１辺に沿う方向に間隔を空けて２箇所に有する保持部材と、
保持部材によるプリント配線基板の保持状態を、一動作で固定または解除に切換え可能な切換機構とを含み、
各固定爪は、該凹所の底面から突出し、突出する先端側が基端側よりも該周壁部分に接近するように傾斜していることを特徴とするプリント配線基板用印刷機。
前記保持部材は、前記固定爪を前記周壁部分側に付勢するばねを含み、
前記切換機構は、ばね付勢に抗して、固定爪と周壁部分との間隔を広げて前記解除を行うレバーを含むことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板用印刷機。
前記切換機構は、流体圧または電磁力で前記保持部材による保持状態の切換えを行うことを特徴とする請求項１または２記載のプリント配線基板用印刷機。
前記保持部材の固定爪は、前記プリント配線基板の外形を挟持して、該プリント配線基板を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板用印刷機。
前記保持部材の固定爪は、前記プリント配線基板に形成される貫通孔に嵌合して、該プリント配線基板を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板用印刷機。
前記保持部材は、複数のプリント配線基板を同時に保持可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプリント配線基板用印刷機。
請求項１〜６のいずれかに記載のプリント配線基板用印刷機を用いて、プリント配線基板の表面にクリームはんだを印刷し、
プリント配線基板でクリームはんだを印刷した表面に、表面実装型部品を搭載し、
リフロー加熱で、表面実装型部品をプリント配線基板にはんだ付けすることを特徴とする電子回路の製造方法。
請求項１〜６のいずれかに記載のプリント配線基板用印刷機を用いて、プリント配線基板の表面にクリームはんだを印刷し、
クリームはんだを印刷したプリント配線基板を反転し、
プリント配線基板でクリームはんだを印刷した表面に対向する側の表面からリード挿入実装型部品のリードを挿入し、
リフロー加熱で、リード挿入実装型部品のリードをプリント配線基板にはんだ付けすることを特徴とする電子回路の製造方法。