JP5732023B2 - 半田供給方法、半田供給装置 - Google Patents
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Description
・前記スキージの移動方向をY方向と定義した時に、印刷処理後、前記マスクシート上に残る残半田のY方向の半田幅を計測する処理を、X方向各点について行い、計測したX方向各点の前記半田幅に基づいて、X方向各点の前記半田供給量を算出する。
本発明の実施形態1を図1ないし図13によって説明する。
1.印刷装置の全体構成
実施形態1に適用の印刷装置10は、マスクシート100上にスキージ50を摺動させることにより、マスクシート100に形成された開口105を通じてプリント基板U上にクリーム半田を印刷するものである。尚、以下の説明において、スキージ50の長さ方向をX方向、スキージ50の移動方向をY方向とする。また、上下方向をZ方向とする。
本印刷装置10は、基板支持装置130により搬送されたプリント基板Uを、図外の昇降装置を介してマスクシート100の下面に重ね合わせた後、半田供給ヘッド80のノズル85から、クリーム半田を吐出し、マスクシート100表面に供給する。例えば、X方向に沿ったライン状に供給する。
通常、印刷前に、マスクシート100上に供給されるクリーム半田の量は、印刷処理に伴って開口105に充填されるクリーム半田の量に比べて多い。そのため、印刷処理終了後、マスクシート100上の印刷終了位置(Y方向端部)の近傍には、図9に示すように、印刷処理で開口105に充填されなかったクリーム半田が残る。開口105に充填されなかったクリーム半田(以下、残半田)Rは、図10に示すように、断面が概ね逆U字型で、X方向に長い線状をなす。そして、マスクシート100上に残る残半田Rの量が、所定の基準値より少ない場合には、クリーム半田を供給(補充)してから、次基板の印刷処理を行う必要がある。
計測処理では、検出センサ120をY方向に移動させながら残半田Rの上方を通過させ、残半田Rの有無を検出する。そして、残半田Rの検出開始位置の座標と、残半田Rの検出終了位置の座標の差を算出することで、計測位置Pにおける、残半田Rの半田幅Wpを計測できる。例えば、図11に示す「A」の位置から「B」の位置まで、検出センサ120により残半田Rが検出された場合、検出終了位置である「B」位置のY座標「YB」から、検出開始位置である「A」位置のY座標「YA」を引き算することで、半田幅Wpを計測出来る。本印刷装置10では、このような計測処理を、計測位置Pを変えて、X方向の複数点で行う。
「Wp」は、計測位置Pの残半田Rの半田幅である。「YA」は残半田Rの検出開始位置の座標、「YB」は残半田Rの検出終了位置の座標である。
(1)マスクシート100に形成された開口105のY方向長さの変化が小さいポイント
(2)マスクシート100に形成された開口105のY方向長さが最大なポイント
(3)マスクシート100に形成された開口105のY方向長さが最小なポイント
(4)マスクシート100に形成された開口105のY方向長さが概ね平均なポイント
算出処理では、計測処理により計測した残半田Rの半田幅Wpを以下の(2)式に代入する演算を各計測位置Pについてそれぞれ行うことにより、各計測位置Pの半田供給量Xpを算出する。
Xp=((Wt/2)×(Wt/2)−(Wp/2)×(Wp/2))×π×D×ΔM・・・(2)式
「Xp」は、計測位置Pの半田供給量である。
「Wt」は、半田幅の目標値である。
「D」は、残半田Rの真円に対する形状割合(面積比)である。
ΔMは、X方向の単位長さである(図10参照)。
変更処理では、残半田Rに対して半田供給ヘッド80でクリーム半田を補充する際に、サーボモータM4の回転速度を調整することにより、X方向各点の半田供給量Xpを、算出処理にて算出した半田供給量Xpに応じて変更する。すなわち、半田供給量Xpを多くする場合、サーボモータM4の回転速度を大きくする。サーボモータM4の回転速度を大きくすると、押圧部材87が収納ポット81を押す速度が速くなり、クリーム半田の吐出圧が上昇する。そのため、半田供給量Xpを増やすことができる。一方、半田供給量Xpを少なくする場合、サーボモータM4の回転速度を小さくする。サーボモータM4の回転速度を小さくすると、押圧部材87が収納ポット81を押す速度が遅くなって、クリーム半田の吐出圧が下がることから、半田供給量Xpを減らすことができる。このように、半田供給量XpをサーボモータM4の回転速度で調整する場合、半田供給ヘッド80の速度を低下させずに、半田供給量Xpが調整できるというメリットがある。
次に、クリーム半田の補充シーケンスを、図13を参照して説明する。印刷装置10が自動運転を開始して、初回の印刷処理が完了すると、図10に示すように印刷終了位置の近傍に残半田Rが残された状態となる(S10)。尚、印刷処理は、マスクシート100上でスキージ50をY方向に往復移動(すなわち、印刷終了位置と印刷開始位置が同じ)させて、1枚又は複数枚のプリント基板Uに対して印刷を行う処理である。
以上説明したように本印刷装置10は、X方向各点の半田供給量Xpを、X方向各点の半田幅Wpに応じて変更する。そのため、半田量の調整精度が高く、マスクシート100上に供給される半田量をX方向にて概ね均一化できる。仮に半田量が不均一であると、スキージ50でクリーム半田を引き延ばして印刷する時に、クリーム半田に加わる圧力が不均一になる。具体的にはクリーム半田の高さが低い場所や断面積の小さい場所では、圧力が下がるのに対して、高さが高い場所や断面積の大きな場所では圧力が高くなる。圧力の低い場所は開口105に対してクリーム半田を充填する圧力が下がるので、プリント基板Pに印刷されるクリーム半田の膜厚が薄くなるのに対して、圧力の高い場所では、開口105に対してクリーム半田を充填する圧力が高くなるので、プリント基板Pに印刷されるクリーム半田の膜厚が厚くなる。そのため、X方向各点の半田量が不均一であると、X方向各点でクリーム半田の膜厚にばらつきが生じて印刷品質に影響を及ぼすことになる。印刷性能からすると、クリーム半田の膜厚が規定値以上になればよいが、本印刷装置10では、X方向の各点で半田量を均一化できることから、クリーム半田の膜厚を規定値以上にした上で、更にX方向各点のクリーム半田の膜厚を均一化することが可能となる。そのため、良好な印刷品質を確保することが可能となる。
次に、本発明の実施形態2を図14によって説明する。
実施形態1では、各計測位置Pの半田供給量Xpを半田幅Wpより算出した。実施形態2は、実施形態1とは異なる方法で半田供給量Xpを算出する。それ以外の点は実施形態1の構成と同じであるため、ここでは実施形態1と相違する点のみ説明する。
「Sp」は、計測位置Pの残半田Rの断面積である。
「Δt」は、サンプリング周期である。
「V」は、検出センサ200のY方向の移動速度である。
Xp=(St−Sp)×ΔM・・・・・・・(4)式
「Xp」は、計測位置Pの半田供給量である。
「St」は、半田の目標断面積である。
ΔMは、X方向の単位長さである(図10参照)。
次に、本発明の実施形態3を図15、図16を参照して説明する。
実施形態1や実施形態2では、検出センサ120、200の計測値から半田供給量Xpを算出した。すなわち、実際に測定したデータからクリーム半田の減り具合を求め、それに見合う分のクリーム半田を供給するようにした。
Gp=Qp×ΔM・・・・・(5)式
Xp=Gp・・・・・・・・(6)式
「Gp」は、X方向の位置Pの半田減少量(=半田供給量)である。
「Lp」は、X方向の位置Pの開口長さ(開口が複数ある場合はトータル長)である。
「B」はマスクシートの厚さである。
ΔMは、X方向の単位長さである(図10参照)。
次に、本発明の実施形態4を図17ないし図21によって説明する。
クリーム半田の供給方法の一つに繰り返し線引き供給がある。繰り返し線引き供給とは、図17に示すように、半田供給ヘッド80をX方向に往復移動させながら、マスクシート100上にクリーム半田を供給する処理を、半田供給量が目標値に達するまで、継続して行うものである(繰り返し線引き供給)。
スキージ端に生じる半田不足量Eは、ノズル85より吐出される単位時間当たりの半田吐出量Mが一定と仮定した場合、下記の(11)式で示すように、半田吐出量Mと往復移動時間Tの積で表すことが出来る。尚、往復移動時間Tとは、ノズル85で半田を直接供給することが出来ない不足距離Lcを、ノズル85が往復移動するのに必要な時間である。
T1=Lc/V・・・・・・・・・・(8)式
T2=Lc/V・・・・・・・・・・(9)式
T=T1+T2・・・・・・・・・・(10)式
E=M×T・・・・・・・・・・・・(11)式
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施形態1では、半田供給ヘッド80の一例に、サーボモータM4を駆動源としたタイプを例示した。半田供給ヘッド80の動力源は、モータに限定されるものではなく、エア圧力を利用したものであってもよい。すなわち、図22に示すように、クリーム半田を充填したシリンジ400に外部からエアを供給して、シリンジ400内に設けられたピストン410を下方に押し込むことにより、シリンジ下部に設けられた吐出口よりクリーム半田を吐出させるものでもよい。この場合、半田供給量を調整するには、レギュレータ430等によりシリンジ内の空洞室420の圧力を調整するとよい。すなわち、半田供給量を増加させる場合、空洞室420のエア圧力を高くし、半田供給量を下げる場合、空洞室420のエア圧力を低くすればよい。
50...スキージ
70...半田供給ユニット
80...半田供給ヘッド
100...マスクシート
105...開口
120...検出センサ(本発明の「計測部」の一例)
150...コントローラ(本発明の「算出手段」、「変更手段」の一例)
M1...サーボモータ
M2...サーボモータ
M3...サーボモータ
M4...サーボモータ
R...残半田
Wp...半田幅
Sp...断面積
Xp...半田供給量
U...プリント基板
Claims (17)
- プリント基板上に印刷する半田をマスクシート上に供給する半田供給方法であって、
スキージの長さ方向であるX方向の複数点について半田供給量を算出し、
X方向各点の半田供給量を算出結果に基づいて変更する半田供給方法。 - 前記スキージの移動方向をY方向と定義した時に、
印刷処理後、前記マスクシート上に残る残半田のY方向の半田幅を計測する処理を、X方向各点について行い、
計測したX方向各点の前記半田幅に基づいて、X方向各点の前記半田供給量を算出する請求項1に記載の半田供給方法。 - 前記スキージの移動方向をY方向と定義した時に、
印刷処理後、前記マスクシート上に残る残半田のY方向各点の高さを計測する処理を、X方向各点について行い、
計測したY方向各点の高さから前記残半田の断面積を算出する処理を、X方向各点について行い、
算出したX方向各点の前記断面積に基づいて、X方向各点の前記半田供給量を算出する請求項1に記載の半田供給方法。 - 予め決められた計測条件に適合するX方向の計測位置を、前記マスクシートの検査データに基づいて決定し、
決定した計測位置について、前記半田幅又は前記Y方向各点の高さを計測する請求項2又は請求項3に記載の半田供給方法。 - 印刷処理に伴って減少するX方向各点の半田減少量を、前記マスクシートに形成された開口の断面積に基づいてそれぞれ算出し、
算出した前記半田減少量に基づいて、X方向各点の前記半田供給量を決定する請求項1に記載の半田供給方法。 - 半田の吐出圧を調整することにより、X方向各点の前記半田供給量を変更する請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の半田供給方法。
- 半田を供給する半田供給ヘッドのX方向の移動速度を調整することにより、X方向各点の前記半田供給量を変更する請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の半田供給方法。
- 半田を供給する半田供給ヘッドに設けられ、半田を吐出するノズルの移動範囲が、前記スキージの長さより短い場合に、
前記スキージの長さに対する前記ノズルの前記移動範囲の不足距離と前記半田供給ヘッドの移動速度とに基づいて、前記移動範囲の両端部の半田不足量を算出し、
前記ノズルの前記移動範囲の両端部では前記半田不足量だけ、半田を多く供給する請求項1に記載の半田供給方法。 - 前記移動範囲の両端部で前記半田不足量に相当する時間、半田を吐出しながら前記ノズルを停止させることにより、不足する半田を供給する請求項8に記載の半田供給方法。
- プリント基板上に印刷する半田をマスクシート上に供給する半田供給装置であって、
スキージの長さ方向であるX方向の複数点について半田供給量を算出する算出手段と、
X方向各点の半田供給量を前記算出手段の算出結果に基づいて変更する変更手段と、を備えた半田供給装置。 - 前記スキージの移動方向をY方向と定義した時に、
印刷処理後、前記マスクシート上に残る残半田のY方向の半田幅をX方向の複数点について計測する計測部を備え、
前記算出手段は、前記計測部により計測されたX方向各点の前記半田幅に基づいて、X方向各点の前記半田供給量を算出する請求項10に記載の半田供給装置。 - 前記スキージの移動方向をY方向と定義した時に、
印刷処理後、前記マスクシート上に残る残半田のY方向各点の高さを計測する計測部を備え、
前記算出手段は、計測したY方向各点の高さから前記残半田の断面積を算出する処理をX方向各点について行い、算出したX方向各点の前記残半田の前記断面積に基づいてX方向各点の前記半田供給量を算出する請求項10に記載の半田供給装置。 - 前記算出手段は、印刷処理に伴って減少するX方向各点の半田減少量を、前記マスクシートに形成された開口の断面積に基づいて算出する請求項10に記載の半田供給装置。
- 前記変更手段は、半田の吐出圧を調整することにより、X方向各点の前記半田供給量を変更する請求項10ないし請求項13のいずれか一項に記載の半田供給装置。
- 前記変更手段は、半田を供給する半田供給ユニットのX方向の移動速度を調整することにより、X方向各点の前記半田供給量を変更する請求項10ないし請求項13のいずれか一項に記載の半田供給装置。
- 半田を供給する半田供給ヘッドに設けられ、半田を吐出するノズルの移動範囲が、前記スキージの長さより短い場合に、前記算出手段は、前記スキージの長さに対する前記ノズルの前記移動範囲の不足距離と前記半田供給ヘッドの移動速度とに基づいて、前記移動範囲の両端部の半田不足量を算出する請求項10に記載の半田供給装置。
- 前記変更手段は、前記移動範囲の両端部で前記半田不足量に相当する時間、半田を吐出しながら前記ノズルを停止させることにより、前記両端部の前記半田供給量を変更する請求項16に記載の半田供給装置。
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