JP4317463B2 - Cream solder screen printing method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、リフロー加熱工法等によって基板等に表面実装部品をハンダ付けするために、基板表面にクリームハンダの供給を行うためのスクリーン印刷方法及び装置に関する。 The present invention relates to a screen printing method and apparatus for supplying cream solder to a substrate surface in order to solder a surface mount component to a substrate or the like by, for example, a reflow heating method.
表面実装部品をハンダ付けする工法として、リフロー加熱工法が広く知られており、その中でクリームハンダ(以下、単にハンダともいう)の供給手段として、基板上にメタルマスクを重ね合わせてから,スキージを移動させてハンダをメタルマスクの開口部に充填し、次にメタルマスクを基板から離す(以下、版離れともいう)ことで、基板の電極上にハンダを供給するスクリーン印刷方法及び装置が知られている。 A reflow heating method is widely known as a method for soldering surface-mounted components. Among them, as a means for supplying cream solder (hereinafter also simply referred to as solder), a metal mask is superimposed on a substrate, and then a squeegee is used. The screen printing method and apparatus for supplying solder onto the electrodes of the substrate by moving the substrate to fill the openings in the metal mask and then separating the metal mask from the substrate (hereinafter also referred to as plate separation) are known. It has been.
近年、電子部品の高密度実装化や電子部品の微細化によって、メタルマスクの開口部の大きさも微細になっており、メタルマスクの開口部の大きさが、メタルマスクの板厚の凡そ3倍より小さくなると、版離れ動作でメタルマスクの開口部内にハンダが残留し、基板の電極上に供給されるクリームハンダの印刷形状が部分的に欠落したり、供給されないことがある。 In recent years, due to the high-density mounting of electronic parts and the miniaturization of electronic parts, the size of the opening of the metal mask has become finer, and the size of the opening of the metal mask is approximately three times the thickness of the metal mask. If it becomes smaller, solder may remain in the opening of the metal mask due to the plate separation operation, and the printed shape of the cream solder supplied on the electrodes of the substrate may be partially lost or not supplied.
また、挿入実装部品をハンダ付けする工法は、フロー工法が広く知られているが、挿入部品の耐熱温度が高いものは、リフロー工法によるハンダ付けを採用するケースもある。その際に使用されているハンダの供給手段は、ディスペンサ塗布方法やスクリーン印刷方法である。ディスペンサ塗布方法は、1点塗布または複数塗布であり、塗布する点数が多くなると時間を要する。一方、スクリーン印刷方法は、ハンダを一括供給でき短時間化が図れる。ただし、必要とするハンダの供給量は、表面実装部品の数倍(体積比)必要であり、メタルマスクの開口部を大きくすると隣の開口部との干渉が起きるため、メタルマスクの板厚を厚くすることでハンダの供給量を補うことができる。しかし、メタルマスクの板厚が厚くなるとメタルマスクの開口部内にハンダが残留しやすくなり、印刷の抜け性が低下するという問題が生じる。 In addition, a flow method is widely known as a method for soldering an insertion mounted component, but there are cases in which soldering by a reflow method is adopted if the heat resistance temperature of the inserted component is high. The solder supply means used at that time is a dispenser coating method or a screen printing method. The dispenser application method is one-point application or multiple-application, and it takes time when the number of points to be applied increases. On the other hand, in the screen printing method, solder can be supplied all at once and the time can be shortened. However, the required amount of solder supply must be several times (volume ratio) that of surface mount components, and if the opening of the metal mask is enlarged, interference with the adjacent opening occurs. By increasing the thickness, the supply amount of solder can be supplemented. However, when the plate thickness of the metal mask is increased, solder tends to remain in the opening of the metal mask, resulting in a problem that printability is reduced.
これらの問題の解決策として、例えば、下記の特許文献1〜3には、メタルマスクの上面または下面を機密構造とし、版離れ動作時に機密構造内の圧力を高めたり下げたりすることで、印刷の抜け性を向上するスクリンーン印刷方法及び装置が開示されている。
As a solution to these problems, for example, in
この構造は、図5に示すように、加減圧するための給排気口51を有する加圧チャンバ52が、メタルマスク枠53を介してメタルマスク54の全面とスキージ55とを覆った構造となっており、メタルマスク54の開口部56からスキージ55によってハンダを基板57上に供給した後、スキージ55を加圧チャンバ52内の上部空間に逃がし、その後に基板昇降装置58を下げて工程を終了させるものである。
As shown in FIG. 5, this structure has a structure in which a pressurizing
また、下記の特許文献4には、ハンダを安定してワークピースの所定位置に印刷する装置として、加圧ヘッドが、開口部に対応した孔を有する下面を有する構造が開示されている。
更に、下記の特許文献5、6には、加圧チャンバでメタルマスクを覆う際に、スキージを加圧チャンバの外部に逃がしてから、加圧チャンバでメタルマスクの開口部の周囲のみを覆う局部加圧構造が開示されている。この構造は、図6に示すように、加減圧するため給排気口51’を有する加圧チャンバ52’が、メタルマスク54’の開口部56’の周囲のみを覆う局部加圧構造となっており、更に、スキージ55’が加圧チャンバ52’の外部に逃げるように構成されている点が図5とは異なっている。なお、その後に基板昇降装置58’を下げて工程を終了させる点は図5と同様である。
しかしながら、上記の特許文献1〜3に開示されている構造は、加圧チャンバ52が、メタルマスク54の全面とスキージ55とを覆った構造となっている。このため、加圧容積が大きく所定の加圧量に達するまでに時間を要する。更に、メタルマスク54の全体を加圧するので、図5に示すようにメタルマスク54のたわみが大きくなり、基板57とメタルマスク54との密着が不完全になって、メタルマスク54の端部の開口部からのエア漏れが発生しやすいという問題が生じる。
However, the structures disclosed in
一方、特許文献4の方法によれば、メタルマスクの開口部のみを加圧する加圧治具を用いることで、メタルマスクのわたみは抑制できるが、メタルマスクの種類に合わせた加圧治具を製作する必要があるためコストアップとなる。
On the other hand, according to the method of
また、特許文献5、6の方法では、スキージ55’を加圧チャンバ52’の外部に逃がし、メタルマスク54’の開口部周辺のみを加圧する局部加圧構造とすることで、加圧容積を減らし、開口部へのハンダ充填時のメタルマスク54’のたわみも防止でき、基板57’とメタルマスク54’との密着も向上する。
Further, in the methods of
しかし、図6に示すような構造では、メタルマスク54’に充填された後の残留ハンダ59’が加圧チャンバ52’の外部にあるため、ハンダはメタルマスク54’の開口部56付近のみならず、加圧チャンバ52’の外側まで連続して付着される。そして、加圧時には、このメタルマスク54’表面に残ったハンダが加圧チャンバの外枠に付着する。これによって、加圧チャンバ52’の機密性を阻害して圧力制御が困難になる。さらに、フラックスの粘着力が高いと加圧チャンバ52’と一緒にメタルマスク54’を持ち上げることとなり、メタルマスク54’を傷付ける恐れもある。
However, in the structure as shown in FIG. 6, since the
また、図6に示すような構造では、版離れのために基板昇降装置58’が下がってしまうと、加圧チャンバ52’の外枠とメタルマスク54’との当接部分が、メタルマスク54’の下側から支持されなくなるため、本来はメタルマスクの開口部を介して開口部内のハンダを押し出すようにしながらメタルマスク下面側に抜けていくべき加圧空気が、加圧チャンバとメタルマスクとの間から漏れ易く、これによってハンダの印刷抜け性が低下するという問題もある。
Further, in the structure as shown in FIG. 6, when the substrate
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、メタルマスクの開口部の微小化やメタルマスクの厚板化に対して、ハンダの印刷抜け性を向上できるスクリーン印刷方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a screen printing method and apparatus capable of improving the solder printability with respect to the miniaturization of the opening of the metal mask and the thickening of the metal mask. The purpose is to provide.
すなわち、本発明のクリームハンダのスクリーン印刷方法は、基板の表面に、開口部を有するメタルマスクを重ね合わせるマスク載置工程と、
前記メタルマスクの表面上でスキージを移動させて、前記開口部にクリームハンダを充填した後、前記スキージの移動終点に未充填の前記クリームハンダを残留させるハンダ充填工程と、
前記スキージを前記メタルマスクから離して退避させるスキージ退避工程と、
前記メタルマスク上の前記スキージの移動面及び前記クリームハンダの残留部を覆い、かつ、前記スキージを含まない状態で、前記メタルマスク上に加圧チャンバを密着させるチャンバ密着工程と、
前記加圧チャンバ内を加圧する加圧工程と、
前記基板を前記メタルマスクから離す基板脱離工程とを含むことを特徴とする。
That is, the cream solder screen printing method of the present invention includes a mask placing step of superimposing a metal mask having an opening on the surface of the substrate, and
A solder filling step of moving the squeegee on the surface of the metal mask, filling the opening with cream solder, and leaving the unfilled cream solder at the movement end point of the squeegee;
A squeegee retracting step of retracting the squeegee away from the metal mask;
A chamber contact step of covering the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the cream solder, and in a state of not including the squeegee, a pressure chamber in close contact with the metal mask;
A pressurizing step of pressurizing the inside of the pressurizing chamber;
A substrate removing step of separating the substrate from the metal mask.
本発明の方法によれば、チャンバ密着工程において、メタルマスク上のスキージの移動面のみならず、ハンダの残留部を覆うように加圧チャンバを密着させたので、加圧チャンバの外枠が密着する位置には、メタルマスク上にハンダが存在しない。したがって、メタルマスクと加圧チャンバとの密着性を維持できる。また、スキージを含まない状態で、メタルマスク上のスキージの移動面及びハンダの残留部のみを覆う局部加圧構造としたので、メタルマスク全面を覆う構造に比べて加圧面積が少なくなりメタルマスクのたわみを抑制できる。また、加圧容積も少なくなるので、所定の加圧量に達するまでの時間が短い。 According to the method of the present invention, in the chamber contact step, the pressurization chamber is brought into close contact with not only the moving surface of the squeegee on the metal mask but also the remaining portion of the solder, so that the outer frame of the pressurization chamber is in close contact There is no solder on the metal mask at the position to be. Therefore, the adhesion between the metal mask and the pressure chamber can be maintained. In addition, the local pressure structure that covers only the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining part of the solder without including the squeegee reduces the pressure area compared to the structure covering the entire surface of the metal mask. Can be suppressed. In addition, since the pressurization volume is reduced, the time required to reach a predetermined pressurization amount is short.
本発明の方法においては、前記チャンバは、前記チャンバ密着工程において前記メタルマスク上に残留した未充填のクリームハンダが接しないように、その内面にハンダ逃げ溝が形成されていることが好ましい。この態様によれば、残留ハンダが加圧チャンバの内面に付着することを防止しつつ、加圧容積を小さくして、所定の加圧量に達するまでの時間をより短くできる。 In the method of the present invention, it is preferable that a solder escape groove is formed on the inner surface of the chamber so that unfilled cream solder remaining on the metal mask does not contact in the chamber contact step. According to this aspect, while preventing the residual solder from adhering to the inner surface of the pressurization chamber, the pressurization volume can be reduced and the time required to reach a predetermined pressurization amount can be shortened.
また、本発明の方法においては、前記加圧チャンバ内面の前記ハンダ逃げ溝以外の部分は、前記メタルマスクに近接するように突出した面をなしていることが好ましい。この態様によれば、加圧容積をより小さくして、所定の加圧量に達するまでの時間を更に短くできる。 In the method of the present invention, it is preferable that a portion other than the solder escape groove on the inner surface of the pressurizing chamber forms a surface protruding so as to be close to the metal mask. According to this aspect, the pressurization volume can be further reduced, and the time required to reach the predetermined pressurization amount can be further shortened.
更に、本発明においては、前記メタルマスクの裏面側であって、前記加圧チャンバの外枠が前記メタルマスクと密着する位置に、この外枠を受けるための受け枠を配置することが好ましい。この態様によれば、加圧チャンバとメタルマスクとの密着性をより向上できるので、加圧時に、上記の局部加圧構造で発生し易い、加圧チャンバからの空気漏れを有効に防止できる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that a receiving frame for receiving the outer frame is disposed on the back side of the metal mask at a position where the outer frame of the pressurizing chamber is in close contact with the metal mask. According to this aspect, the adhesiveness between the pressurizing chamber and the metal mask can be further improved, so that it is possible to effectively prevent air leakage from the pressurizing chamber that is likely to occur in the local pressurizing structure during pressurization.
更にまた、本発明においては、前記スキージを前記メタルマスクから離して退避させる際に、前記スキージを一旦上昇させ、所定距離だけ後退させ、再び前記メタルマスクに接触させた後、再度上昇させて退避させることが好ましい。 Furthermore, in the present invention, when the squeegee is retracted away from the metal mask, the squeegee is temporarily raised, retracted by a predetermined distance, brought into contact with the metal mask again, and then raised again to be retracted. It is preferable to make it.
一般に切れの悪い(伸びやすい)ハンダを用いる場合には、スキージ下面にハンダが付着したままで移動するため、そのままスキージを退避させると、マスク面やマスク枠部にハンダが落下あるいは付着しやすくなり、これが加圧時に加圧チャンバの機密性を阻害する恐れがある。そこで、スキージの退避の際に、スキージを一旦上昇させ、数mm後退してマスク面に接触する位置まで一旦下降させる、いわゆるハンダ落とし動作を行う。そして、再度スキージを上昇し、その後マスク枠の外部に逃げる、これにより、スキージ下面に残ったハンダが、退避時に落下するのを防止できる。 In general, when using poorly-cut (easily stretchable) solder, the solder moves on the underside of the squeegee, so if the squeegee is retracted as it is, the solder tends to drop or adhere to the mask surface or mask frame. This may impair the confidentiality of the pressurization chamber during pressurization. Therefore, when the squeegee is retracted, a so-called solder dropping operation is performed in which the squeegee is once raised, retracted several mm, and then lowered to a position where it comes into contact with the mask surface. Then, the squeegee is raised again, and then escapes to the outside of the mask frame. This prevents the solder remaining on the lower surface of the squeegee from dropping during retraction.
更にまた、本発明においては、前記基板脱離工程において、前記加圧チャンバ内の加圧状態を維持するように所定の距離だけ前記基板を前記メタルマスクから離し、その後、前記加圧チャンバ内を大気圧まで減圧させることによって、前記基板を前記メタルマスクから完全に離すことが好ましい。 Furthermore, in the present invention, in the substrate detaching step, the substrate is separated from the metal mask by a predetermined distance so as to maintain the pressurized state in the pressurized chamber, and then the inside of the pressurized chamber is moved. It is preferable to completely separate the substrate from the metal mask by reducing the pressure to atmospheric pressure.
この態様によれば、最初の脱離では、加圧チャンバ内を加圧した状態を維持できるように、所定の距離だけ前記基板をメタルマスクから離す。すなわち、このとき開口部においては未だハンダが残っていて、開口部からの空気抜けがない状態であり、加圧によって、開口部内のハンダの抜けを途中まで進ませる。その後、加圧チャンバ内の減圧を行ない、今度は、ハンダと基板との付着力、及び減圧によるメタルマスクの復元力を用いて、ハンダを完全に開口部から抜く。このように、基板脱離工程を2段階で行うことによって、印刷抜け性に優れるとともに、更に、基板上に印刷されたハンダの形状の崩れが少なく、ハンダの飛散も防止でき、優れた品質の印刷を行うことができる。 According to this aspect, in the first desorption, the substrate is separated from the metal mask by a predetermined distance so that the pressurized chamber can be maintained in a pressurized state. That is, at this time, the solder is still left in the opening, and there is no air escape from the opening, and by the pressurization, the solder in the opening is partially removed. Thereafter, the pressure in the pressurizing chamber is reduced, and this time, the solder is completely removed from the opening by using the adhesive force between the solder and the substrate and the restoring force of the metal mask due to the reduced pressure. In this way, by performing the substrate detachment process in two stages, it is excellent in print omission property, and further, the shape of the solder printed on the substrate is less distorted, and the solder can be prevented from being scattered. Printing can be performed.
一方、本発明のクリームハンダのスクリーン印刷装置は、スクリーン印刷される基板の表面に重ね合わせる、開口部を有するメタルマスクと、
前記メタルマスクの表面上でスキージを移動させて、前記開口部にクリームハンダを充填した後、前記スキージの移動終点に未充填の前記クリームハンダを残留させるハンダ充填手段と、
前記スキージを前記メタルマスクから離して退避させるスキージ退避手段と、
前記メタルマスク上の前記スキージの移動面及び前記クリームハンダの残留部を覆い、かつ、前記スキージを含まない状態で、前記メタルマスク上に密着させる加圧チャンバと、
前記加圧チャンバ内を加圧する加圧手段と、
前記基板を前記メタルマスクから離す基板脱離手段とを備え、
前記加圧チャンバの内面には、前記メタルマスク上に残留した未充填のクリームハンダが接しないように、その内面にハンダ逃げ溝が形成されており、前記ハンダ逃げ溝以外の部分は、前記メタルマスクに近接するように突出した面をなしていることを特徴とする。
On the other hand, the screen printing apparatus for cream solder of the present invention includes a metal mask having an opening that is superimposed on the surface of a substrate to be screen-printed,
Solder filling means for moving the squeegee on the surface of the metal mask, filling the opening with cream solder, and leaving the unfilled cream solder at the movement end point of the squeegee;
Squeegee retracting means for retracting the squeegee away from the metal mask;
A pressure chamber that covers the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the cream solder, and that is in close contact with the metal mask in a state that does not include the squeegee;
Pressurizing means for pressurizing the inside of the pressurizing chamber;
A substrate removing means for separating the substrate from the metal mask,
A solder escape groove is formed on the inner surface of the pressurizing chamber so that unfilled cream solder remaining on the metal mask does not contact the inner surface of the pressurizing chamber. It has a feature that it protrudes so as to be close to the mask.
本発明の装置によれば、メタルマスク上のスキージの移動面及びハンダの残留部を覆い、かつ、スキージを含まない状態で、メタルマスク上に密着させる加圧チャンバを設けたので、加圧チャンバの外枠が密着する位置には、メタルマスク上にハンダが存在しない。したがって、メタルマスクと加圧チャンバとの密着性を維持でき、加圧不良によるハンダの印刷抜けを防止できる。 According to the apparatus of the present invention, the pressurizing chamber is provided which covers the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the solder and is in close contact with the metal mask without including the squeegee. There is no solder on the metal mask at the position where the outer frame closely contacts. Therefore, the adhesion between the metal mask and the pressurizing chamber can be maintained, and solder printing omission due to poor pressurization can be prevented.
また、スキージを含まない状態で、メタルマスク上のスキージの移動面及びハンダの残留部のみを覆う局部加圧構造とし、更に、加圧チャンバの内面にはハンダ逃げ溝が形成され、このハンダ逃げ溝以外の部分は、メタルマスクに近接するように突出した面をなすように構成したので、加圧容積を最小限にすることができ、短時間で所定の加圧量に達することができるので生産性に優れるスクリーン印刷装置を提供できる。 In addition, a local pressure structure that covers only the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the solder without including the squeegee, and further, a solder escape groove is formed on the inner surface of the pressure chamber. Since the part other than the groove is formed to have a surface protruding so as to be close to the metal mask, the pressurization volume can be minimized and the predetermined pressurization amount can be reached in a short time. A screen printing apparatus having excellent productivity can be provided.
本発明の装置においては、前記メタルマスクの裏面側であって、前記加圧チャンバの外枠が前記メタルマスクと密着する位置に配置される受け枠を備えることが好ましい。この態様によれば、加圧チャンバとメタルマスクとの密着性をより向上できるので、加圧時に、局部加圧構造で発生し易い、加圧チャンバからの空気漏れを有効に防止できる。 In the apparatus of the present invention, it is preferable that the apparatus further includes a receiving frame that is disposed on the rear surface side of the metal mask at a position where the outer frame of the pressure chamber is in close contact with the metal mask. According to this aspect, the adhesiveness between the pressurization chamber and the metal mask can be further improved, so that air leakage from the pressurization chamber, which is likely to occur in the local pressurization structure during pressurization, can be effectively prevented.
本発明によれば、メタルマスクに合わせた専用の加圧治具が不要であり、所定の加圧量に達するまでの時間が短く、更にメタルマスクのたわみを抑制でき、クリームハンダの印刷抜け性を向上できる。 According to the present invention, there is no need for a dedicated pressurizing jig matched to the metal mask, the time required to reach a predetermined pressurizing amount is short, the deflection of the metal mask can be further suppressed, and the printing omission of cream solder Can be improved.
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明のスクリーン印刷装置の一実施形態を示す概略構成図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the screen printing apparatus of the present invention.
図1に示すように、このスクリーン印刷装置は、スクリーン印刷される基板17と、基板17の表面に重ね合わせるように配置されて開口部16を有するメタルマスク14と、このメタルマスク14の開口部16の周囲を覆う加圧チャンバ12と、メタルマスク14の表面上で移動するスキージ15と、メタルマスク14の裏面側に配置されたチャンバ受け枠20とから主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the screen printing apparatus includes a
スクリーン印刷される基板17は、上下可能な基板昇降装置18上に載置可能になっている。また、基板17上には、通常複数の開口部16を有するメタルマスク14が、基板17の表面に重ね合わせるように構成されている。
The
メタルマスク14としては、例えばステンレス等の材料からなる、従来公知のものが使用でき特に限定されないが、例えば、IMD(挿入実装部品)用電極のメタルマスクとしては、厚さ0.3〜0.5mmの板状体が好ましく用いられ、それぞれの開口部16の大きさは、通常1×2〜4×4mm程度である。また、SMD(表面実装部品)用電極のメタルマスクとしては、厚さ0.1〜0.2mmの板状体が好ましく用いられ、それぞれの開口部16の大きさは、通常0.2×1〜1×3mm程度である。
As the
メタルマスク14の表面上には、ハンダ充填手段として、開口部16上を一定方向に移動しながらハンダを供給するスキージ15が設けられており、更に、このスキージ15は、開口部16にハンダを充填した後、メタルマスク14から離れて退避可能なように構成されている。
On the surface of the
メタルマスク14の上部には、加圧チャンバ12が配置されている。この加圧チャンバ12の上部には、チャンバ内部空間を加減圧可能なように、給排気口11が設けられている。そして、加圧チャンバ12が下降することによって、図1に示すように、スキージ15の移動面及びハンダの残留部を覆うように、かつ、スキージ15を含まない状態で、メタルマスク14と加圧チャンバ12の外枠12aとが密着可能になっている。
A pressurizing
加圧チャンバ12の内面の両側には、スキージ15の移動によってメタルマスク14上に残留した未充填の残留ハンダ19が接しないように、スキージ15の幅より長いハンダ逃げ溝31が形成されている。なお、このハンダ逃げ溝31はいずれか一方の側にのみ形成されていてもよい。
ハンダ逃げ溝31の大きさは残留ハンダ19の量等に応じて適宜設定可能であり特に限定されないが、図1におけるスキージ15の移動方向の幅で20〜30mmであることが好ましく、高さは15〜20mmであることが好ましい。これによって、残留ハンダ19と加圧チャンバ12の内面とが接触するのを防止でき、かつ、加圧チャンバ12内の内部容積を最小限にすることができる。
The size of the
加圧チャンバ12の内面のハンダ逃げ溝31以外の部分は、メタルマスク14に近接するように突出面12bをなしている。これによって、更に加圧チャンバ12内の内部容積を最小限にすることができる。このときのメタルマスク14と突出面12bとのクリアランス32は、3〜5mmであることが好ましい。このクリアランス32が3mm未満であると、加圧時に、塗布されたハンダと突出面12bとが接触する恐れがあるので好ましくない。また、クリアランス32が大きくなると、加圧チャンバ12内の内部容積が大きくなって加圧に長時間を要するので好ましくない。
A portion of the inner surface of the pressurizing
メタルマスク14の裏面側であって、加圧チャンバ12の外枠12aが、メタルマスク14と密着する位置には、チャンバ受け枠20が配置されている。なお、このチャンバ受け枠20は、基板昇降装置18とは独立に、上下に昇降可能となっている。チャンバ受け枠20は、加圧チャンバ12の外枠12aを実質的に受けることができればよく、必ずしも外枠12aと同形状には限定されないが、密着性を向上させる点からは、外枠12aと同形状であることが好ましい。
A
次に、上記のスクリーン印刷装置を用いた、本発明のスクリーン印刷方法について、図2〜4を用いて説明する。 Next, the screen printing method of the present invention using the above screen printing apparatus will be described with reference to FIGS.
図2は本発明のスクリーン印刷方法の一実施形態を示す工程図であって、(1)ハンダ充填工程、(2)チャンバ密着工程及び加圧工程、(3)基板脱離工程、(4)工程終了後、を示す概略図であり、図3は本発明のスクリーン印刷方法の一実施形態を示すフローチャートであり、図4は本発明のスクリーン印刷方法における、スキージの逃し方を示す概略工程図である。なお、図3のフローチャートは、加圧なしで印刷する一般印刷の場合の基本的な工程フローに、メタルマスクの上面を加圧して印刷する加圧印刷のための工程フローを加えたものである。 FIG. 2 is a process diagram showing an embodiment of the screen printing method of the present invention, in which (1) a solder filling process, (2) a chamber adhesion process and a pressurization process, (3) a substrate desorption process, (4) FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the screen printing method of the present invention, and FIG. 4 is a schematic process diagram showing how to escape the squeegee in the screen printing method of the present invention. It is. Note that the flowchart in FIG. 3 is obtained by adding a process flow for pressure printing in which the upper surface of the metal mask is pressed and printed to a basic process flow in general printing in which printing is performed without pressure. .
以下、主に図3のフローチャートに沿ってこのスクリーン印刷方法の一実施形態を説明し、図2、4を適宜参照する。まず、基板17を搬入し(S1)、これを基板昇降装置18上にセットして、基板17とメタルマスク14との位置決めを行う(S2)。そして、チャンバ受け枠20と基板昇降装置18とが、それぞれ別々にメタルマスク14の下面に接触する位置まで上昇して基板17とメタルマスク14とを重ねる(S3、S4)。
Hereinafter, an embodiment of the screen printing method will be described mainly with reference to the flowchart of FIG. 3, and FIGS. First, the board |
次に、この状態で、図2(1)に示すように、スキージ15が矢印方向にメタルマスク14の表面上を移動し、メタルマスク14の開口部16にハンダ40が充填されて印刷が行われる(S5)。そして、スキージ15の移動終点には、未充填の残留ハンダ19が存在している。なお、図2(1)において17aは、基板17の当該印刷部分にあらかじめ形成されたスルーホールである。
Next, in this state, as shown in FIG. 2A, the
そして、図2(2)に示すように、充填を完了したスキージ15は、加圧チャンバ12と干渉しない位置まで退避する(S6)。
Then, as shown in FIG. 2B, the
図4には、このときのスキージ15の退避方法が示されている。図4(a)は、上記のS5の印刷工程か完了した状態であり、この図4においては、スキージ15が図中の矢印方向に沿って左から右方向に移動し、残留ハンダ19は図中の右方向にある。
FIG. 4 shows a method for retracting the
ここで、ハンダの切れがよく、伸び難いハンダの場合には、図4(b)のように、上記の印刷工程完了後に、スキージ15を矢印の方向に沿って、一旦上方向に上昇させて、そのまま水平に加圧チャンバ12の外部に逃げるようにしてもよい。
Here, in the case where the solder is well cut and difficult to stretch, as shown in FIG. 4B, after the above printing process is completed, the
一方、切れの悪い(伸びやすい)ハンダを使用する場合には、上記の方法を使用するとスキージ15の下面にハンダが付着したままで移動するため、移動中にハンダが落下し易くなる。この落下したハンダが加圧時に加圧チャンバの外枠との間に挟まると、加圧チャンバ12の機密性を阻害する恐れがある。
On the other hand, in the case of using poorly-cut (easily stretchable) solder, if the above method is used, the solder moves while the solder is attached to the lower surface of the
そこで、この場合には、図4(c)のように、上記の印刷工程完了後に、スキージ15を矢印の方向に沿って、一旦上方向に上昇させ、数mm後退させた後に、メタルマスク14の表面に接触する位置まで下降させてから再度上昇させ、それから、水平に移動して加圧チャンバ12の外部に逃げるようにすることが好ましい。このように、一旦ハンダ落とし動作を行ってから加圧チャンバ12の外部にスキージ15を逃がすことによって、スキージ15の移動中のハンダの落下を防止できる。
Therefore, in this case, as shown in FIG. 4C, after the above printing process is completed, the
上記のスキージ退避工程S6に次いで、図2(2)に示すように、スキージ15の移動面及び残留ハンダ19を覆うように、加圧チャンバ12がメタルマスク14の上面に接触する位置まで下降する(S7)。このとき、残留ハンダ19は、ハンダ逃げ溝31に収容されているので、加圧チャンバ12と接触することがない。そして、所定の加圧量まで加圧工程を行う(S8)。この場合の加圧量としては、30〜40kPaが好ましい。
Following the squeegee retracting step S6, as shown in FIG. 2B, the
次に、基板17をメタルマスク14から離す基板脱離工程を2段階で行う。すなわち、まず、基板昇降装置18のみを、メタルマスク14の開口部16からのエア漏れのない位置まで一旦下降する(S9)。この最初の脱離工程S9では、加圧チャンバ12内を加圧した状態を維持できるように、所定の距離だけ前記基板をメタルマスクから離す。所定の距離は0.5〜1.0mmであることが好ましい。このとき開口部16には未だハンダが残っていて、開口部からの空気抜けがない状態であるので、加圧によって、開口部内のハンダの抜けを途中まで進ませることができる(図2(3)の状態)。
Next, a substrate detachment process for separating the
その後、加圧チャンバ12内の減圧を行ない(S10)、今度は、ハンダと基板17との付着力、及び減圧によるメタルマスク14の復元力を用いて、ハンダを完全に開口部から抜く。これによって版離れが完全に行われる。このときの減圧に要する時間は遅い方が好ましい。
Thereafter, the pressure in the pressurizing
このように、基板脱離工程を2段階で行うことによって、印刷抜け性を良好にしつつ、更に、基板上に印刷されたハンダの形状の崩れが少なく、ハンダの飛散も防止でき、優れた品質の印刷を行うことができる。このような基板脱離工程は。特にIMD(挿入実装部品)用電極の印刷等の、0.5mm以上の厚いメタルマスクを使用する際の版離れ方式として好適に用いることができる。 Thus, by performing the substrate detachment process in two stages, while improving the print omission property, the shape of the solder printed on the substrate is less distorted, and the solder can be prevented from being scattered. Can be printed. Such a substrate detachment process. In particular, it can be suitably used as a plate separation method when using a thick metal mask of 0.5 mm or more, such as printing of electrodes for IMD (insertion mounting component).
なお、本発明における基板脱離工程は、上記の2段階工程には限定されず、通常の加圧状態のまま、基板17をいきなり離してもよいが、この場合には、加圧チャンバ12内の加圧量が10kPa以下であることが好ましく、5kPa以下であることがより好ましい。このような低加圧であれば、ハンダの形状の崩れやハンダの飛散を生じることがない。
The substrate detachment process in the present invention is not limited to the above-described two-stage process, and the
上記の版離れの後、基板昇降装置18の下降(S11)、加圧チャンバ12の上昇(S12)、チャンバ受け枠20の下降(S13)を順次行い、最後に基板17の搬出を行うことで(S14)、スクリーン印刷を完了する(図2(4)の状態)。
After the plate separation, the
本発明のスクリーン印刷方法及び装置は、例えば、リフロー加熱工法等によって基板等に表面実装部品等をハンダ付けするために、基板表面にクリームハンダの供給を行うために好適に用いられる。 The screen printing method and apparatus of the present invention are preferably used for supplying cream solder to the surface of a substrate in order to solder a surface-mounted component or the like to the substrate or the like by, for example, a reflow heating method.
11:給排気口
12:加圧チャンバ
12a:外枠
12b:突出面
14:メタルマスク
15:スキージ
16:開口部
17:基板
17a:スルーホール
18:基板昇降装置
19:残留ハンダ
20:チャンバ受け枠
31:ハンダ逃げ溝
32:クリアランス
40:ハンダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11: Supply / exhaust port 12:
Claims (8)
前記メタルマスクの表面上でスキージを移動させて、前記開口部にクリームハンダを充填した後、前記スキージの移動終点に未充填の前記クリームハンダを残留させるハンダ充填工程と、
前記スキージを前記メタルマスクから離して退避させるスキージ退避工程と、
前記メタルマスク上の前記スキージの移動面及び前記クリームハンダの残留部を覆い、かつ、前記スキージを含まない状態で、前記メタルマスク上に加圧チャンバを密着させるチャンバ密着工程と、
前記加圧チャンバ内を加圧する加圧工程と、
前記基板を前記メタルマスクから離す基板脱離工程とを含むことを特徴とするクリームハンダのスクリーン印刷方法。 A mask placing step of superimposing a metal mask having an opening on the surface of the substrate;
A solder filling step of moving the squeegee on the surface of the metal mask, filling the opening with cream solder, and leaving the unfilled cream solder at the movement end point of the squeegee;
A squeegee retracting step of retracting the squeegee away from the metal mask;
A chamber contact step of covering the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the cream solder, and in a state of not including the squeegee, a pressure chamber in close contact with the metal mask;
A pressurizing step of pressurizing the inside of the pressurizing chamber;
A method of cream solder screen printing, comprising: a substrate detachment step of separating the substrate from the metal mask.
前記メタルマスクの表面上でスキージを移動させて、前記開口部にクリームハンダを充填した後、前記スキージの移動終点に未充填の前記クリームハンダを残留させるハンダ充填手段と、
前記スキージを前記メタルマスクから離して退避させるスキージ退避手段と、
前記メタルマスク上の前記スキージの移動面及び前記クリームハンダの残留部を覆い、かつ、前記スキージを含まない状態で、前記メタルマスク上に密着させる加圧チャンバと、
前記加圧チャンバ内を加圧する加圧手段と、
前記基板を前記メタルマスクから離す基板脱離手段とを備え、
前記加圧チャンバの内面には、前記メタルマスク上に残留した未充填のクリームハンダが接しないように、その内面にハンダ逃げ溝が形成されており、前記ハンダ逃げ溝以外の部分は、前記メタルマスクに近接するように突出した面をなしていることを特徴とするクリームハンダのスクリーン印刷装置。 A metal mask having an opening to be superimposed on the surface of the substrate to be screen-printed;
Solder filling means for moving the squeegee on the surface of the metal mask, filling the opening with cream solder, and leaving the unfilled cream solder at the movement end point of the squeegee;
Squeegee retracting means for retracting the squeegee away from the metal mask;
A pressure chamber that covers the moving surface of the squeegee on the metal mask and the remaining portion of the cream solder, and that is in close contact with the metal mask in a state that does not include the squeegee;
Pressurizing means for pressurizing the inside of the pressurizing chamber;
A substrate removing means for separating the substrate from the metal mask,
A solder escape groove is formed on the inner surface of the pressurizing chamber so that unfilled cream solder remaining on the metal mask does not contact the inner surface of the pressurizing chamber. A screen printing apparatus for cream solder, characterized by having a surface protruding so as to be close to a mask.
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