JP4640115B2 - Solder printing machine - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ印刷機に係り、より特別には、はんだ印刷機の密閉タイプの印刷ヘッドにおけるはんだ固着防止方法及びはんだ固着防止装置に関しており、電子回路基板におけるはんだ印刷に適用されて好適である。 The present invention relates to a solder printing machine, and more particularly to a solder sticking prevention method and a solder sticking prevention apparatus in a sealed type print head of a solder printer, and is suitable for being applied to solder printing on an electronic circuit board. .
電子回路基板におけるはんだ印刷に、はんだ印刷機が広く使用されている。この様なはんだ印刷機の一例を図1に示す。図1に示すはんだ印刷機1の構造は一般的なものであり、本発明のはんだ印刷機も同様な構造を有しても良い。はんだ印刷機1は、ワーク治具5と、スクリーンマスク7と、密閉タイプ印刷ヘッド2と、スクリーンマスク7を上下する駆動部(マスク上下駆動部8)と、印刷ヘッド2を上下、往復する駆動部(ヘッド上下駆動部11及びヘッド往復駆動部10)とを具備する。
Solder printers are widely used for solder printing on electronic circuit boards. An example of such a solder printer is shown in FIG. The structure of the
また、図8に示す従来の印刷ヘッド200は、ノズル部24とピストン21とを具備しており、ノズル部24の先端には開口であるノズル口25が設けられており、ピストン21が駆動されることによって印刷ヘッド200の内部に充填されたはんだペースト23がノズル口25から押し出される構成となっている。はんだ印刷の工程では先ず、被印刷体であるワーク4にスクリーンマスク7を重ねる。印刷ヘッド200がスクリーンマスク7の上に押し付けられながら往復し、ピストン21によって印刷ヘッド内部のはんだペースト23が加圧されてノズル口25から吐出又は押し出され、スクリーンマスク7のマスク穴71を通って、ワーク4上にはんだペースト23が塗布される。その後、スクリーンマスク7を上げると、ランド72上にマスク穴形状のはんだが形成される。
A
ここで、はんだペースト23は、粒状のはんだと溶剤のフラックスを混合した物質であるため、図9に示すように、ノズル口25付近においてはダイラタンシー効果により、フラックス31のみがノズル口25からしみ出し、残ったはんだがノズル口25付近に固着する現象(固着したはんだ32)が発生する。はんだの固着32が生じるとノズル口25が塞がるため、印刷のかすれ不良が発生し、更に固着したはんだ32を除去するにはノズル部24を外して固着部分を破棄する必要があるため頻繁に清掃作業が必要となり、はんだペースト23の資源ロスやはんだ印刷機の稼働率の低下が問題となっていた。
Here, since the
この問題に対し従来技術では、図10に示すように印刷ヘッド内部に中間バー33を設けることで、印刷ヘッド内部全体を撹拌するような流動を生じさせることで固着を防いでいる。しかしながら近年のLSIの高密度化によって、はんだ印刷のマスク穴径の微細化が進み、一度の印刷で使用するはんだペースト量が減少し、印刷ヘッド内部のはんだペーストの流動量が小さくなっているため、従来の中間バー33の方式では撹拌効果が薄く、特にスクリーンマスクとノズル口界面ではんだが固着するという問題に対しては、解体清掃以外に対処の方法がないといった状況にある。
In the prior art, as shown in FIG. 10, the
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、スクリーンマスクとノズル口界面に固着したはんだペーストをも撹拌する機構が必要であることに着目し、LSI高密度化に対応したはんだ印刷ヘッドのノズル内部のはんだ固着を防止する方法及びはんだ固着防止構成を有するはんだ印刷機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and paying attention to the need for a mechanism for stirring the solder paste fixed to the interface between the screen mask and the nozzle opening, and solder printing corresponding to LSI densification. It is an object of the present invention to provide a method for preventing solder sticking inside a nozzle of a head and a solder printer having a solder sticking preventing structure.
本発明の請求項1に記載の形態では、上述した目的を達成するために、はんだペースト(23)を被印刷体(4)に印刷するための印刷ヘッド(2)を具備する、はんだ印刷機(1)において、前記印刷ヘッドは、はんだペーストが通過して前記被印刷体に向かって吐出されるためのノズル部(24)と、ノズル部の先端に設けられていてそこからはんだペーストが吐出する、ノズル口(25)と、前記ノズル部内に収容されていて弾性のある撹拌ワイヤ(22)とを具備する。前記撹拌ワイヤは、前記ノズル口から前記被印刷体に向かってはみ出るように伸張することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a solder printing machine comprising a print head (2) for printing a solder paste (23) on a substrate (4) to be printed. In (1), the print head is provided at the tip of the nozzle portion (24) for the solder paste to pass through and ejected toward the substrate, and the solder paste is ejected therefrom. A nozzle port (25) and an elastic stirring wire (22) housed in the nozzle part. The stirring wire extends so as to protrude from the nozzle port toward the printing medium.
この様に構成することにより、従来は、はんだ印刷機の密閉タイプの印刷ヘッドにおいて、流動性の悪い部位ではんだが固着する(ダイラタンシー現象)問題があり、ノズル部を外して固着はんだを破棄する方法での対応しかなかったが、これに対し本発明のはんだ印刷機においては、印刷ヘッド内部に設けた弾性のある撹拌ワイヤによって、印刷の際ノズル部の押し付け離れ動作と往復動作により、撹拌ワイヤがノズル口を出入りし且つ動く構成とすることで、ノズル口付近のはんだペーストの撹拌を可能にし、更にはノズル口付近における固着はんだの生成を防止することで、ノズルを外して固着はんだを破棄するといった不要な操作が無く省資源でメンテナンスフリーな生産性の高い印刷工程を提供する。更には、撹拌の効果ははんだペーストの流動量とは無関係であるため、LSIの高密度化に伴ってマスク穴径が微細化した近年のはんだ印刷に対応できる。また、本発明の撹拌機構は撹拌ワイヤの動作が印刷時の印刷ヘッドの上下往復動作によって成されるため、撹拌のための軸やガイドなどの機構も不要であり、構造が単純であることから、印刷ヘッドのサイズも小型に収めることができる。 With this configuration, conventionally, there is a problem that the solder is fixed at a portion with poor fluidity (dilatancy phenomenon) in a sealed type print head of a solder printer, and the fixed solder is discarded by removing the nozzle portion. On the other hand, in the solder printer of the present invention, the stirrer wire is provided by an elastic stirrer wire provided inside the print head, so that the nozzle part is pressed away and reciprocated during printing. By moving the nozzle in and out of the nozzle port, it is possible to agitate the solder paste near the nozzle port, and by preventing the formation of fixed solder near the nozzle port, remove the nozzle and discard the fixed solder This provides a highly productive printing process that saves resources and is maintenance-free without unnecessary operations. Furthermore, since the stirring effect is independent of the flow rate of the solder paste, it can cope with the recent solder printing in which the mask hole diameter is miniaturized as the LSI density is increased. In the stirring mechanism of the present invention, the stirring wire is operated by the reciprocating motion of the print head during printing. Therefore, a mechanism such as a shaft or a guide for stirring is unnecessary, and the structure is simple. The print head size can also be kept small.
本発明の請求項2に記載の形態では、上記請求項1に記載の形態において、前記印刷ヘッドはピストン(21)を更に具備する。前記ピストンは、往復動可能であり、前記はんだペーストを押して前記ノズル口から吐出させることを特徴とする。
本形態によれば、はんだペーストを吐出する印刷ヘッドの構成をより明確にする。
According to a second aspect of the present invention, in the form according to the first aspect, the print head further comprises a piston (21). The piston is capable of reciprocating and is characterized in that the solder paste is pressed and discharged from the nozzle port.
According to this embodiment, the configuration of the print head that discharges the solder paste is further clarified.
本発明の請求項3に記載の形態では、上記請求項1又は2のいずれかに記載の形態において、前記撹拌ワイヤは、前記ノズル部内において、自由に動くことができるように配置されることを特徴とする。
本形態によれば、撹拌ワイヤがノズル部内において自由に動くことにより、はんだペーストを撹拌するので、はんだペーストがはんだとフラックスに分離することを防止し、更にはんだペーストがノズル部内壁に固着することも抑制できる。
According to a third aspect of the present invention, in the form according to the first or second aspect, the stirring wire is disposed so as to be freely movable in the nozzle portion. Features.
According to this embodiment, since the agitation wire freely moves in the nozzle portion, the solder paste is agitated, so that the solder paste is prevented from being separated into solder and flux, and the solder paste is fixed to the inner wall of the nozzle portion. Can also be suppressed.
本発明の請求項4に記載の形態では、上記請求項1から3に記載の形態のいずれか一項において、はんだ印刷機は、電子回路基板のはんだ印刷に使用されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明のはんだ印刷機の用途をより具体化する形態を開示する。
上記の本発明の説明において、カッコ( )内の記号又は数字は、以下に示す実施の形態との対応を示すために添付される。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the solder printer is used for solder printing of an electronic circuit board.
According to this form, the form which actualizes the use of the solder printer of this invention more is disclosed.
In the above description of the present invention, symbols or numbers in parentheses () are attached to show correspondence with the embodiments described below.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のはんだ印刷機を詳細に説明する。図1から7は、本発明に係るはんだ印刷機の一つの実施の形態を図解的に示しており、図1は本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機1の全体的構成を図解的に示し、図2は本発明の一つの実施の形態のはんだ印刷機1の印刷ヘッド2の進行方向から視た拡大正面断面図を示し、図3は本発明の第1の実施の形態のはんだ印刷機1の印刷ヘッド2の進行方向に対し側面側から視た拡大側断面図を示す。図4から7は本発明の第1の実施の形態の印字ヘッドの作用を説明する説明図であり、図4は図2と同様な正面断面図であり、図5から7は図3と同様な側断面図である。図2から7を参照すると、図8から10に示される従来例の要素部分と同じ又は同様である図2から7の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
Hereinafter, a solder printer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 7 schematically show one embodiment of a solder printer according to the present invention, and FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the
本発明の基本的なはんだ印刷機としての機能は従来機と同様であり、その全体的構成は基本的に、既に説明した従来のはんだ印刷機と同様であり図1に示す。本実施の形態のはんだ印刷機1の構造も一般的なものであり、はんだ印刷機1は、ワーク4を保持するためのワーク治具5と、はんだペースと23をワーク4のランド72に供給するためのスクリーンマスク7と、はんだ印刷を行う密閉タイプ印刷ヘッド2と、スクリーンマスク7を上下する駆動部(マスク上下駆動部8)と、印刷ヘッド2を上下、往復する駆動部(ヘッド上下駆動部11及びヘッド往復駆動部10)とを具備する。
The basic solder printer function of the present invention is the same as that of a conventional machine, and the overall configuration is basically the same as that of the conventional solder printer already described, and is shown in FIG. The structure of the
また、図2及び3に示す本実施の形態の印刷ヘッド2はやはり、ノズル部24とピストン21とを具備しており、ノズル部24の先端には開口であるノズル口25が設けられている。本実施の形態において印字ヘッド2は、ピストン21がエア供給口26から供給される圧縮空気により駆動され、図中下方向(矢印Aの方向)に移動することによって、印刷ヘッド2の内部に充填されたはんだペースト23がノズル部24を通りノズル口25から押し出される構成となっている。ピストン21は、空圧以外の油圧あるいは別の電気的及び/又は機械的手段により駆動されても良い。はんだペースト23は、図示されない供給口からノズル部24に供給されても良い。前述の従来技術と同様に、本実施の形態のはんだ印刷工程において、先ず被印刷体であるワーク4にスクリーンマスク7を重ねる。次に、印刷ヘッド2がスクリーンマスク7の上に押し付けられながら往復し、ピストン21によって印刷ヘッド内部のはんだペースト23が加圧されてノズル口25から押し出されるように吐出され、スクリーンマスク7のマスク穴71を通って、ワーク4上にはんだペースト23が塗布される。その後、スクリーンマスク7が上げられると、ランド72上にマスク穴形状のはんだが形成される。
The
本発明は、はんだ印刷機1において印刷ヘッド2に特徴があるので、以下、本実施の形態の印刷ヘッド2の構成について説明する。印刷ヘッド2のノズル口25の開口は図2と3から分かるように、長さと幅の比率が高比率(例えば1:20)の長方形になっており、内部にははんだペースト23を撹拌および分散するする機構として撹拌ワイヤ22が設けられている。撹拌ワイヤ22は、印刷ヘッド内部の幅よりも細いバネ形状を成しており、印刷ヘッド2のノズル口25に対して垂直方向に伸縮する機能を有する。本実施の形態において、撹拌ワイヤ22は、図2から分かるように、複数のV字が連なった形状のバネが2つ並列に連結された形状を有しており、それぞれのバネはノズル部24の内壁に沿ってガイドされるように伸縮可能である。しかし本発明の撹拌ワイヤ22は、上記の形態に限定されず、例えば、コイルバネ等の、ノズル口25の垂直方向に弾性的に伸縮可能であって、印字ヘッド内部において図3における横方向に自由に動くことができる寸法・形状であれば当業者に既知な弾性形態であって良い。更に、撹拌ワイヤ22は、2つのバネが連結される形状でなくても良い。また、撹拌ワイヤ22の一部は、やはり図2と3から分かるように、印刷ヘッド2のノズル口25より外側にはみ出るように伸張している。
Since the present invention is characterized by the
次に本願の作用について、上記実施の形態において図4から7を用いて説明する。
はじめに、はんだ印刷を行うために印刷ヘッド2が、ノズル口25がスクリーンマスク7に接するように、スクリーンマスク7上に押し付けられると、図4及び5に示したように、弾性のある撹拌ワイヤ22はスクリーンマスク7に押されるように縮められ、ノズル口25からはみ出ていた撹拌ワイア22の部分は図4に示すように、完全に印刷ヘッド内部に入り込む。続いて、印刷ヘッド2が前進すると撹拌ワイヤ22は、線径がヘッド内部の厚みより小さいため、撹拌ワイヤ22のスクリーンマスク表面と接触している部分は、スクリーンマスク表面との摩擦により、図5に示したように印刷ヘッド2の移動方向と逆の方向に移動する。
Next, the operation of the present application will be described with reference to FIGS. 4 to 7 in the above embodiment.
First, when the
次に印刷ヘッドが後退すると、図6に示したように撹拌ワイヤ22のスクリーンマスク7と接触している部分は、また印刷ヘッド2の移動方向と逆の方向に移動する。この様に、印刷ヘッド内部で撹拌ワイヤ22が動くことにより、はんだペースト23が撹拌され、はんだとフラックスの分離等が防止される。最後に、印刷ヘッド2が上昇してスクリーンマスク7から離れると、撹拌ワイヤ22は自身のバネ力により伸びて元の形状に戻り、図7に示したように、一部がノズル口25よりも外側にはみ出て、スクリーンマスク7とノズル口界面の、従来固着していた固着はんだ35を外に分散する。
Next, when the print head moves backward, as shown in FIG. 6, the portion of the
具体的な実施例において、ワーク4は□38mm、スクリーンマスク7の厚みは50μm、マスク穴径φ100μm、マスク穴ピッチ150μm、マスク穴数は4000ヶ、印刷ヘッド2は内部の幅(B)40mm、内部の厚み(T)が2mmであった(図2及び3参照)。はんだペースト23は含有フラックス重量比10%の鉛フリーはんだでバンプ印刷を行った場合、本発明の撹拌ワイヤ22が無いノズルによる印刷工程では10セット以下の印刷回数でかすれ不良が発生した。また、ノズル洗浄が必要である印刷工程が、上記の仕様の本発明の構成を採用することで100セット以上の連続印刷を可能とすることが出来た。
In a specific example, the workpiece 4 is □ 38 mm, the thickness of the
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の上記の実施の形態のはんだ印刷機により以下の効果が期待できる。
・以上の構成と動作(撹拌ワイヤのノズル口からの出入りと揺動の動作)により、スクリーンとノズル口界面のはんだペーストは、撹拌・分散されてその固着が防止できる。撹拌の効果ははんだペーストの流動量とは無関係であるため、LSIの高密度化に伴ってマスク穴径が微細化した近年のはんだ印刷に対応できる。
・また、本願の撹拌機構は撹拌ワイヤの動作が印刷時の印刷ヘッドの上下往復動作によって成されるため、撹拌のための軸やガイドなどの機構も不要であり、構造が単純であることから、印刷ヘッドのサイズも小型に収めることができる。
Next, effects and operations of the above embodiment will be described.
The following effects can be expected from the solder printer according to the above embodiment of the present invention.
-With the above configuration and operation (the operation of entering and exiting the stirring wire from the nozzle port and swinging), the solder paste at the interface between the screen and the nozzle port can be stirred and dispersed to prevent its sticking. Since the agitation effect is independent of the flow rate of the solder paste, it can cope with the recent solder printing in which the mask hole diameter is miniaturized as the LSI density is increased.
・ In addition, the stirring mechanism of the present application does not require a mechanism such as a shaft or a guide for stirring because the operation of the stirring wire is performed by the reciprocating motion of the print head during printing, and the structure is simple. The print head size can also be kept small.
上記において記載した実施の形態における、印刷ヘッド等の寸法の値、はんだの組成等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。 In the embodiments described above, the values of dimensions of the print head and the like, the composition of the solder, and the like are examples, and the present invention is not limited to these.
上記で記載したあるいは図面に示した実施の形態は、本発明を実施する上で必要最小限の構成となっており、従って上記の実施の形態の印刷ヘッドあるいははんだ印刷機において、当業者に既知な付加的構成が追加されても良い。それらの構成は、例えば、ピストンを駆動するための定圧ラインにおける弁類、ピストンを往復動させるためのバネ等であっても良い。 The embodiment described above or shown in the drawings is the minimum configuration necessary for carrying out the present invention, and therefore known to those skilled in the art in the print head or the solder printer of the above embodiment. Various additional configurations may be added. These configurations may be, for example, valves in a constant pressure line for driving the piston, a spring for reciprocating the piston, and the like.
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the embodiment, and is defined only by matters described in the claims, and other embodiments are also possible. It can be implemented.
1 はんだ印刷機
2 印刷ヘッド
4 ワーク
5 ワーク治具
7 スクリーンマスク
8 マスク上下駆動部
10 ヘッド往復駆動部
11 ヘッド上下駆動部
21 ピストン
22 撹拌ワイヤ
23 はんだペースト
24 ノズル部
25 ノズル口
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記印刷ヘッドは、
前記はんだペーストが通過して前記被印刷体に向かって吐出されるためのノズル部(24)と、
前記ノズル部の先端に設けられていてそこから前記はんだペーストが吐出する、ノズル口(25)と、
前記ノズル部内に収容されていて弾性のある撹拌ワイヤ(22)と、
を具備しており、
前記撹拌ワイヤは、前記ノズル口から前記被印刷体に向かってはみ出るように伸張することを特徴とするはんだ印刷機。 In a solder printer (1) comprising a print head (2) for printing a solder paste (23) on a substrate (4),
The print head is
A nozzle portion (24) for allowing the solder paste to pass through and ejected toward the substrate;
A nozzle opening (25) provided at the tip of the nozzle portion, from which the solder paste is discharged;
An elastic stirring wire (22) housed in the nozzle section;
It has
The solder printing machine, wherein the stirring wire extends so as to protrude from the nozzle opening toward the printing medium.
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