JP6003134B2 - Screen printing apparatus and screen printing method - Google Patents
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Description
本発明は、スクリーンマスクを介して基板にはんだペーストを印刷するスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法に関する。 The present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method for printing a solder paste on a substrate through a screen mask.
プリント配線基板にはんだペースト(以下、単に「ペースト」と称する。)を供給する方法として、スクリーン印刷による方法が広く普及している。スクリーン印刷はプリント配線基板の電極上に対応させて開孔が設けられたスクリーンマスクをプリント配線基板上に重ね合わせ、スクリーンマスク上のペーストをスキージによって開孔に埋め込んだ後、スクリーンマスクをプリント配線基板から離すことによりプリント配線基板上にペーストを転写する方法である。近年、電子部品のプリント配線基板の微細化が促進され、ペーストの品質を安定させて効率良くプリント配線基板にスクリーン印刷する必要がある。 As a method for supplying a solder paste (hereinafter simply referred to as “paste”) to a printed wiring board, a method by screen printing is widely used. Screen printing is performed by overlaying a screen mask with openings on the printed wiring board corresponding to the electrodes on the printed wiring board, embedding the paste on the screen mask in the openings with a squeegee, and then printing the screen mask on the printed wiring. In this method, the paste is transferred onto the printed wiring board by being separated from the board. In recent years, miniaturization of printed circuit boards for electronic components has been promoted, and it is necessary to stabilize the quality of paste and screen-print on printed circuit boards efficiently.
このため、スキージに加熱機構を設けてペーストを加熱し、ペーストが周辺環境温度等によって硬化してしまわないようにしている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, a heating mechanism is provided in the squeegee to heat the paste so that the paste does not harden due to the ambient temperature or the like (for example, see Patent Document 1).
ここで、ペーストをスクリーンマスクの開孔に埋め込む際には、ペーストの温度はやや高く粘性が低い方が良い。反対に、ペーストをスクリーンマスクの開孔に埋め込んだ後にスクリーンマスクから離型する際には、ペーストの温度はやや低く粘性が高い方が良い。しかしながら、上述したペーストを直接加熱する方式では、埋め込み時の容易性及び離型時の容易性の双方を最良の条件にすることが困難であった。 Here, when the paste is embedded in the openings of the screen mask, it is preferable that the temperature of the paste is slightly high and the viscosity is low. On the contrary, when the paste is embedded in the openings of the screen mask and then released from the screen mask, the temperature of the paste should be slightly lower and the viscosity should be higher. However, in the above-described system in which the paste is directly heated, it is difficult to make both the ease of embedding and the ease of mold release the best conditions.
そこで、スキージの温度をやや高めに設定するとともに、周辺雰囲気の温度を低く設定することで、ペーストのスクリーンマスクへの充填性と、印刷後のペーストのスクリーンマスクからの離型性を同時に満たすことが考えられている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, by setting the temperature of the squeegee slightly higher and setting the temperature of the surrounding atmosphere low, the filling property of the paste to the screen mask and the release property of the paste after printing from the screen mask can be satisfied at the same time. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、このような構成においても、加熱されたスキージが常にペーストに触れている構成を採用している。このため、ペーストの全体が加熱され易く、ペーストに含まれる揮発成分が揮発してペースト品質が早期に劣化するという問題が生じていた。しかも、ペースト品質が劣化すると、ペーストの交換を頻繁に行う必要があり、廃棄ペーストが増えるなどの問題点が発生する。 However, even in such a configuration, a configuration in which the heated squeegee always touches the paste is employed. For this reason, the whole paste was easy to be heated, and the volatile component contained in the paste volatilized, resulting in a problem that the paste quality deteriorated early. In addition, when the paste quality deteriorates, it is necessary to frequently replace the paste, which causes problems such as an increase in waste paste.
そこで、本発明の目的は、粘度が低下したはんだペーストを効率良くスクリーンマスクの開孔に埋め込むことができるばかりでなく、はんだペーストの全体温度の上昇による品質劣化を抑制することができることができるスクリーン印刷装置及びスクリーン印刷方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is not only to efficiently embed solder paste with reduced viscosity in the openings of the screen mask, but also to suppress quality deterioration due to an increase in the overall temperature of the solder paste. A printing apparatus and a screen printing method are provided.
上記課題を解決するため、本発明のスクリーン印刷装置は、スクリーンマスクの表面に沿ってスキージを移動させ、前記スクリーンマスクに形成された開孔にはんだペーストを埋め込んで、該はんだペーストを基板に印刷するスクリーン印刷装置において、前記スキージの移動方向前方に、前記スキージの直前の前記スクリーンマスクを加熱する加熱部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the screen printing apparatus of the present invention moves the squeegee along the surface of the screen mask, embeds the solder paste in the opening formed in the screen mask, and prints the solder paste on the substrate. In the screen printing apparatus, a heating unit that heats the screen mask immediately before the squeegee is provided in front of the movement direction of the squeegee.
本発明のスクリーン印刷装置は、粘度が低下したはんだペーストを効率良くスクリーンマスクの開孔に埋め込むことができるばかりでなく、はんだペーストの全体温度の上昇による品質劣化を抑制することができ、しかも、スクリーンマスクとの離型時の容易性を向上することができる。 The screen printing apparatus of the present invention not only can efficiently embed solder paste with reduced viscosity in the openings of the screen mask, but also can suppress quality deterioration due to an increase in the overall temperature of the solder paste, Ease of release from the screen mask can be improved.
次に、本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷装置について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明のスクリーン印刷装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Next, a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are preferred specific examples of the screen printing apparatus of the present invention, and may have various technically preferred limitations. However, the technical scope of the present invention particularly includes the present invention. As long as there is no description which limits, it is not limited to these aspects. In addition, the constituent elements in the embodiments shown below can be appropriately replaced with existing constituent elements and the like, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Therefore, the description of the embodiment described below does not limit the contents of the invention described in the claims.
図1は本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷装置を示し、図1(A)は要部の側面図、図1(B)は要部の正面図、図2は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例1を示す要部の側面図、図3は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例2を示す要部の側面図、図4は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例3を示す要部の側面図、図5は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例4を示す要部の側面図、図6は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例5を示す要部の側面図、図7は本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置の変形例6を示す要部の側面図である。 FIG. 1 shows a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (A) is a side view of the main part, FIG. 1 (B) is a front view of the main part, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. The side view of the principal part which shows the modification 1 of the screen printing apparatus of FIG. 3, FIG. 3 is the side view of the principal part which shows the modification 2 of the screen printing apparatus of one Embodiment of this invention, FIG. 4 is one Embodiment of this invention The side view of the principal part which shows the modification 3 of the screen printing apparatus of FIG. 5, FIG. 5 is the side view of the principal part which shows the modification 4 of the screen printing apparatus of one Embodiment of this invention, FIG. 6 is one Embodiment of this invention The side view of the principal part which shows the modification 5 of this screen printing apparatus, FIG. 7 is the side view of the principal part which shows the modification 6 of the screen printing apparatus of one Embodiment of this invention.
図1において、11はプリント配線基板、12はプリント配線基板11に重ね合わされたスクリーンマスクである。スクリーンマスク12には、プリント配線基板11の電極上に対応して一つ以上の開孔13が形成されている。開孔13には、スクリーンマスク12の表面上をスキージ14で移動されるはんだペースト(以下、単に「ペースト」と称する)15が埋め込まれる。開孔13に埋め込まれたペースト15は、スクリーンマスク12をプリント配線基板11から離す(離型)ことにより、プリント配線基板11の表面上に転写される。ここで、ペースト15を開口13に埋め込む際には、例えば、10℃程度温度を上昇させて粘度を10〜20%程度(10〜20Pa・s)低下させた状態とされる。
In FIG. 1, 11 is a printed wiring board, and 12 is a screen mask superimposed on the printed
スキージ14は、0℃〜99℃の範囲で設定が可能な温度調整機構(図示せず)により加熱されている。なお、温度調節機構は、スキージ14の上部から下端に向けて温度を伝達することにより行い、例えば、加熱用の温水循環を冷却用の冷水循環ルートを備えたもの等が用いられている。上記スクリーンマスク12の表面に沿って移動するスキージ14の移動方向(図1(A)の矢印参照)前方及び後方には、ペースト印刷を行う開孔13の前後のスクリーンマスク12を独立した温度制御により加熱又は冷却する温度調節部16,17が配置されている。
The
温度調節部16,17は、それぞれ温度制御部18と、温度制御部18からスクリーンマスク12の表面に接触部としての下端19aを接触させたブレード19と、を備えている。
Each of the
温度制御部18は、ブレード19を加熱又は冷却することができれば、その熱源等は特に限定されるものではない。この際、温度調節部16,17をスキージ14の移動方向が往復するものであれば、移動方向の前方側を加熱部、移動方向の後方側を冷却部として用いることができ、スキージ14の移動方向の反転と同時に加熱部と冷却部とが機能的(非機械的)に反転、すなわち相対変換可能となっている。したがって、温度制御部18は、移動方向の反転と同時にブレード19の温度を加熱温度と冷却温度とに短時間で切り替えを行うために熱変換器(ペルチェ素子など)を用いることも可能である。
As long as the
また、温度制御部18は、具体的にはスキージ14の移動速度をペースト15の材質・量等を考慮して、直接加熱部としての温度調節機構によるスキージ14の温度を20℃〜99℃の範囲で設定し、スクリーン印刷前(埋め込み前)に該当する開孔13の前方でその開孔13及びその周辺のスクリーンマスク12の温度をブレード19で加熱し、開孔13及びその周囲のスクリーンマスク12の温度を20℃程度上昇させる。ペースト15を開孔13に埋め込むと、加熱されたスクリーンマスク12の周辺の温度により、開孔13に埋め込んだペースト15の温度を10℃程度上昇させることができ、ペースト15の粘度を10〜20%程度(10〜20pa・s)低下させることにより、開孔13への埋め込み性(充填性)を容易に確保することができる。
In addition, the
さらに、温度制御部18は、印刷後の開孔13及びその周辺のスクリーンマスク12をペースト15よりも移動方向後方でペースト15を埋め込んだ後の開孔13の後方からブレード19で冷却する。この際、ブレード19の温度を0℃〜10℃程度に設定し、スクリーンマスク12を冷却して開孔13に埋め込まれたペースト15及びその周囲の温度を室温程度まで冷却する。
Further, the
ブレード19は、図1(B)に示すように、移動方向と直交するスクリーンマスク12の幅方向において複数に分割され、その各々に対して温度制御が可能となっている。これにより、実際にペースト15を埋め込む開孔13に対応したブレード19のみを加熱すれば、スキージ14で搬送されるペースト15の全体を余分に加熱してしまうことが抑制されている。分割化(ゾーン化)されたブレード19は、例えば、ペースト15の埋め込みと離型が難しい微細な開孔13が形成された部分を通過する際に加熱・冷却するブレード19を限定することができ、ペースト15の劣化を抑えることができると同時に、加熱・冷却にかかる用力を削減することができる。
As shown in FIG. 1B, the
なお、加熱時のブレード19に、スクリーンマスク12の表面と接触して直接伝熱するタイプを用いた場合、その押え付けにより、開孔13にペースト15を埋め込む前にスクリーンマスク12とプリント配線基板11との密着性を向上させることができる。この際のブレード19は、適用する材質等にもよるが、バネ性を生かすために40°〜60°の範囲で傾斜配置するのがよい。スクリーンマスク12への熱伝達が可能であればそれ以外の角度でもよい。ブレード19には、熱伝導性の高い材料、例えば、銅等が適している。
When the
このように、本発明によれば、印刷するスキージ14によりペースト15の全体を過剰に加熱するのではなく、その前方のブレード19で印刷直前に埋め込み箇所の開孔13及びその周辺のスクリーンマスク12を加熱することにより、開孔13に埋め込まれるペースト15のみの温度を上昇させ、その部分のペースト15の粘度のみを低下させることにより、印刷に直接関与しないペースト15への温度上昇を抑えることができる。したがって、ペースト15に含まれる揮発成分の揮発を抑制し得て、ペースト15の劣化を抑制することが可能となる。また、埋め込み後の冷却によりスクリーンマスク12に接触している充填されたペースト15の粘度が下がるので離型性も向上させることができる。しかも、埋め込まれたペースト15に対し局部的に冷却を行うため、冷却効率が高く、装置全体の小型化や省電化にも貢献することができる。
As described above, according to the present invention, the
ところで、上記実施の形態では、ブレード19に弾性を有する銅等を用いた直接接触の伝熱タイプのものを開示したが、スクリーンマスク12の表面に接触する他の方式又は非接触式のものでも良い。
By the way, in the above-described embodiment, the direct contact heat transfer type using elastic copper or the like for the
図2は、接触式の加熱・冷却を行なう温度調節部26,27の一例を示す。図2に示した温度調節部26,27は、温度制御部28と、温度制御部28からスクリーンマスク12の表面に接触する接触部としてのローラ21を下端に回転可能に配置した伝熱部29と、を備えている。
FIG. 2 shows an example of
ローラ21は、伝熱部29によって加熱又は冷却され、その押圧力によって開孔13にペースト15を埋め込む前にスクリーンマスク12とプリント配線基板11との密着性を向上させることができると同時に、スクリーンマスク12を痛めずに加熱・冷却を行うことができる。
The
図3は、接触式の加熱・冷却を行なう温度調節部36,37の一例を示す。図3に示した温度調節部36,37は、温度制御部38と、温度制御部38からスクリーンマスク12の表面に接触する略U字状の接触部39aを下端に形成したブレード39と、を備えている。
FIG. 3 shows an example of
接触部39aは、ブレード39によって加熱又は冷却され、その押圧力によって開孔13にペースト15を埋め込む前にスクリーンマスク12とプリント配線基板11との密着性を向上させることができると同時に、スクリーンマスク12を痛めずに加熱・冷却を行うことができるとともに、プリント配線基板11やスクリーンマスク12の反りによる影響を緩和しながら加熱・冷却を行うことができる。
The
図4は、非接触式の加熱・冷却を行なう温度調節部46,47の一例を示す。図4に示した温度調節部46,47は、温度制御部48と、温度制御部48からスクリーンマスク12の表面に向けて加熱風又は冷却風を噴射するノズル49と、を備えている。
FIG. 4 shows an example of
温度調節部46,47には、例えば、公知のブロア等が用いられ、温度制御部48によって温度管理された加熱風又は冷却風がノズル49から吹き付けられる。なお、加熱風や冷却風には、空気や窒素などの気体を吹き付けるものであれば、基本的に限定はされない。
For example, a known blower or the like is used for the
図5は、非接触式の加熱を行なう温度調節部56,57の一例を示す。図5に示した温度調節部56,57は、温度制御部58と、温度制御部58からスクリーンマスク12の表面を加熱するヒータ部材59と、を備えている。
FIG. 5 shows an example of
ヒータ部材59は、例えば、公知の伝熱コイル等が用いられ、温度制御部58によって温度管理される。
For the
図6は、非接触式の加熱を行なう温度調節部66,67の一例を示す。図6に示した温度調節部66,67は、温度制御部68と、温度制御部68からスクリーンマスク12の表面を加熱するヒータ部材69と、を備えている。
FIG. 6 shows an example of
ヒータ部材69は、例えば、赤外ランプやハロゲンランプ等が用いられ、温度制御部68によって温度管理される。
For example, an infrared lamp or a halogen lamp is used as the
図7は、非接触式の加熱、および、接触式の冷却を行うものを組み合わせた場合の温度調節部76,77の一例を示す。図7に示した温度調節部76,77は、温度制御部78と、温度制御部78からスクリーンマスク12の表面を加熱するヒータ部材79aと、スクリーンマスク12の表面を冷却する冷却用スキージ79bとを備えている。
FIG. 7 shows an example of the
ヒータ部材79aは、例えば、赤外ランプやハロゲンランプ等が用いられ、温度制御部68によって加熱温度が温度管理される。冷却用スキージ79bの冷却温度は、温度制御部68によって温度管理される。そして、ヒータ部材79aと冷却用スキージ79bとの間には断熱材を有した隔壁71が設けられ、ヒータ部材79aと冷却用スキージ79bとの間で断熱されている。
For example, an infrared lamp or a halogen lamp is used as the
なお、図7に示す加熱・冷却方式の組み合わせに限られず、図2〜図6に示す各実施例で示したものを加熱用と冷却用とで適宜組み合わせて用いることも可能である。また、スキージ14の移動方向後方のスクリーンマスクを冷却する機構は、必要に応じて設ければ良く省略してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the combination of heating and cooling methods shown in FIG. 7, and those shown in the embodiments shown in FIGS. 2 to 6 can be used in appropriate combinations for heating and cooling. In addition, a mechanism for cooling the screen mask behind the
11 プリント配線基板
12 スクリーンマスク
13 開孔
14 スキージ
15 はんだペースト
16 温度調節部(加熱部・冷却部)
17 温度調節部(冷却部・加熱部)
18 温度制御部
19 ブレード
19a 下端(接触部)
DESCRIPTION OF
17 Temperature control part (cooling part / heating part)
18
Claims (8)
前記スキージの移動方向前方に、前記スキージの直前の前記スクリーンマスクを加熱する加熱部を備え、
前記スキージの移動方向後方に前記スクリーンマスクを冷却する冷却部を備え、
前記加熱部と前記冷却部とは、前記スキージの移動方向に応じて相対変換可能である
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 In a screen printing apparatus that moves a squeegee along the surface of a screen mask, embeds a solder paste in an opening formed in the screen mask, and prints the solder paste on a substrate.
A heating unit that heats the screen mask immediately before the squeegee in front of the squeegee in the moving direction ;
A cooling unit that cools the screen mask behind the squeegee in the moving direction;
It said heating unit and said cooling unit, a screen printing apparatus characterized by Ru relative convertible der according to the moving direction of the squeegee.
前記加熱部は、前記スキージの移動方向と直交する前記スクリーンマスクの幅方向の少なくとも一部を加熱する
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 1 ,
The said printing part heats at least one part of the width direction of the said screen mask orthogonal to the moving direction of the said squeegee. The screen printing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記加熱部は、前記スクリーンマスクに接触して加熱する接触部を備える
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 1 or 2 ,
The said heating part is provided with the contact part which contacts and heats the said screen mask. The screen printing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記スキージの移動方向前方に、前記スキージの直前の前記スクリーンマスクを加熱する加熱部を備え、前記加熱部は、前記スクリーンマスクに接触して加熱する接触部を備える A heating unit that heats the screen mask immediately before the squeegee is provided in front of the squeegee in the moving direction, and the heating unit includes a contact unit that contacts and heats the screen mask.
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 A screen printing apparatus characterized by that.
前記接触部は、前記スクリーンマスク上を摺動可能に設けられる
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 3 or 4 ,
The screen printing apparatus, wherein the contact portion is slidably provided on the screen mask.
前記接触部は、前記スクリーンマスク上を転動可能に設けられる
ことを特徴とするスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 3 or 4 ,
The screen printing apparatus, wherein the contact portion is provided to be able to roll on the screen mask.
前記開孔よりも前記スキージの移動方向前方の前記スクリーンマスクを、前記スクリーンマスクとの接触により加熱することを特徴とするスクリーン印刷方法。 In a screen printing method of printing by embedding a solder paste on a substrate through an opening formed in the screen mask while moving a squeegee to the surface of the screen mask,
A screen printing method comprising heating the screen mask ahead of the opening in the moving direction of the squeegee by contact with the screen mask .
前記開孔よりも前記スキージの移動方向後方の前記スクリーンマスクを冷却する
ことを特徴とするスクリーン印刷方法。 The screen printing method according to claim 7 .
The screen printing method characterized by cooling the screen mask behind the squeegee in the moving direction of the squeegee.
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