JPH08332712A - はんだペースト印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】はんだペーストをスクリーン印刷するにあたっ
て、にじみやかすれのない確実な印刷を可能にして信頼
性の向上を図るとともに、タクトタイムの短縮を実現し
て生産性の向上を得るはんだペースト印刷装置を提供す
る。 【構成】プリント基板Ｐを位置決め支持し、昇降駆動制
御されるステージ部１と、印刷パターンを備え、ステー
ジ部に位置決め支持されたプリント基板Ｐ上に密接され
るスクリーン４と、このスクリーン上にはんだペースト
を供給する供給装置５と、少なくとも１方向に移動して
スクリーン上のはんだペーストを掃引し、スクリーンの
印刷パターンからはんだペーストを押し出してプリント
基板に印刷するスキージ６と、スクリーンの下面両側部
に転接され、スキージの掃引動作と同期して進行し、印
刷直後のスクリーン部位をプリント基板から強制的に離
反させる一対の剥離ローラ７とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだペーストをプリ
ント基板に印刷するはんだペースト印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化にともないプリ
ント基板に対する実装は、はんだによるプリント基板へ
の組付けといっても過言ではないほど主要な技術であ
る。プリント基板の組立てでは、このはんだ付けを、い
かに不良を少なくして、さらに信頼性を高めるかが重要
な課題となっている。

【０００３】この種のはんだ付け装置として、プリント
基板にはんだペースト印刷を行い、ついで電子部品をマ
ウウトし、そしてプリント基板をはんだリフロー炉に入
れてはんだ付けを終了するのが一般的である。

【０００４】面実装のはんだ付けにあたって、挿入部品
と同時にはんだ付けを行う場合と、面実装部品だけでは
んだ付けする場合とがある。前者でははんだペーストの
供給を行う必要がないが、後者ではこれが必要となる。

【０００５】はんだペーストの供給は、定められた回路
パター上に一定量を均一に供給しなければならない。こ
の供給の位置ズレや供給むらは、はんだブリッジや、は
んだボールの発生、はんだ不足、はんだの不濡れとなっ
てしまう。

【０００６】したがって、このはんだペースト供給は、
回路パターンが微細になってくるほど重要になり、これ
に対応する手段として、プリント基板にはんだペースト
をスクリーン印刷する装置がある。

【０００７】はんだペーストは、クリームはんだとも呼
ばれていて、粘度が３０万〜６０万センチポアズ（ｃ
ｐ）あり、他のペーストの印刷と比較して、非常に粘度
の高いペーストを使うのが特徴である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】はんだペーストをスク
リーン印刷するには、従来から、以下の二通りの手段の
いずれか採用されている。その１は、図４に示すよう
に、プリント基板Ｐに対して、たとえばメタルマスクで
あるスクリーンＳが所定の間隙（スクリーンギャップ：
１〜２mm）を存して平行に張設される。スクリーンＳ上
には、はんだペーストＨが供給される。

【０００９】スキージＧがスクリーンＳの上から押圧さ
れ、このスキージＧが押圧されたスクリーンＳ部位のみ
をプリント基板Ｐに押し当て、いわゆるスキージ印圧を
かける。そして、このスキージＧを所定方向に移動す
る。

【００１０】スキージＧの移動にともなって、スキージ
Ｇが押圧されたスクリーンＳ部位のプリント基板Ｐに対
する押し当て位置も移動する。そして、スキージＧがス
クリーンＳに設けられる印刷パターンである孔部ａを通
過する際に、この孔部ａからはんだペーストＨをプリン
ト基板Ｐへ強制的に供給する。

【００１１】スキージＧが通過したスクリーンＳ部位
は、必然的にプリント基板Ｐから離間し、結果として、
プリント基板Ｐにスクリーン印刷がなされる。その２
は、図５に示すように、特開平４−１４２８８号公報に
よるスクリーン印刷である。これは、同図（Ａ）のよう
に、予めプリント基板ＰにスクリーンＳが全面的に密接
状態にある。スクリーンＳ上には、はんだペーストＨが
供給されていて、スキージＧがスクリーンＳを押圧して
所定方向に移動する。

【００１２】スキージＧのはんだペースト掃引により、
スクリーンＳに設けられる印刷パターンである孔部から
はんだペーストＨがプリント基板Ｐへ供給される。すな
わち、プリント基板Ｐにスクリーン印刷がなされる。

【００１３】同図（Ｂ）に示すように、スキージＧの掃
引作用が終了した時点で、プリント基板Ｐを支持する支
持台Ｄを降下駆動する。スクリーンＳはプリント基板Ｐ
から全面的に離間し、結果として、プリント基板Ｐにス
クリーン印刷がなされる。

【００１４】いずれも、円滑なスクリーン印刷が行われ
るが、図４に示す手段であると、予めプリント基板Ｐに
対してスクリーンＳを間隙を存して保持しておくため、
スキージＧによって掃引される直前に、はんだペースト
Ｈが孔部ａから滲み出て、スクリーンＳの裏面側に回り
込み易い。したがって、プリント基板Ｐに対して必要範
囲以上にはんだが付着し、無視できない不良率が生る恐
れがある。

【００１５】図５に示す手段であると、印刷の完全終了
後に支持台Ｄの降下が開始されて、スクリーンＳからプ
リント基板Ｐが引き離される。このとき、スクリーンＳ
とプリント基板Ｐの版離れ速度をすこしでも速くする
と、これらの間が一瞬真空状態となり、はんだペースト
Ｈの滲みやかすれが発生する。

【００１６】これを防止するのが上記公報の技術であっ
て、プリント基板ＰがスクリーンＳから離れるまでの速
度を、印刷開始時にプリント基板ＰがスクリーンＳの直
下迄上昇する速度よりも遅くしている。

【００１７】すなわち、プリント基板Ｐをごく低速で降
下させ、スクリーンＳから離すようにしているが、その
反面、タクトタイムがかかって、生産性が悪いという不
具合がある。

【００１８】本発明は、上記事情に着目してなされたも
のであり、その目的とするところは、はんだペーストを
スクリーン印刷するにあたって、滲みやかすれのない確
実な印刷を可能にして信頼性の向上を図るとともに、タ
クトタイムの短縮を実現して生産性の向上を得るはんだ
ペースト印刷装置を提供しようとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するた
め、第１の発明のはんだペースト印刷装置は、請求項１
として、プリント基板を位置決め支持するステージ部
と、印刷パターンを備え、上記ステージ部に位置決め支
持されたプリント基板上に密接されるスクリーンと、こ
のスクリーン上にはんだペーストを供給する供給手段
と、少なくとも１方向に移動してスクリーン上のはんだ
ペーストを掃引し、上記スクリーンの印刷パターンから
はんだペーストを押し出してプリント基板に印刷するス
キージと、このスキージの掃引動作にもとづいて移動さ
れ、スキージの移動方向後方側のスクリーンをプリント
基板から離反させる剥離手段とを具備したことを特徴と
する。

【００２０】請求項２として、請求項１記載の上記剥離
手段は、上記スクリーンのプリント基板と対向する面に
転接する一対のローラであって、上記スキージとともに
移動機構に支持されることを特徴とする。

【００２１】請求項３として、請求項１記載の上記プリ
ント基板を位置決め支持する上記ステージ部は、昇降駆
動制御されることを特徴とする。請求項４として、請求
項１記載の上記スキージは、上記スクリーン上を往復方
向に移動してはんだペーストを掃引し、剥離機構は、ス
キージの往復方向の切り換え時に移動してスキージの移
動方向後方側に位置することを特徴とする。

【００２２】上記目的を満足するため、第１の発明のは
んだペースト印刷装置は、請求項１として、プリント基
板を位置決め支持し、昇降駆動制御されるステージ部
と、印刷パターンを備え、上記ステージ部に位置決め支
持されたプリント基板上に密接されるスクリーンと、こ
のスクリーン上にはんだペーストを供給する供給装置
と、少なくとも１方向に移動してスクリーン上のはんだ
ペーストを掃引し、上記スクリーンの印刷パターンから
はんだペーストを押し出してプリント基板に印刷するス
キージと、上記スクリーンのプリント基板と対向する面
に転接され、上記スキージの掃引動作にもとづいて進行
され、スキージの移動方向の後方側のスクリーンをプリ
ント基板から離反させる一対の剥離ローラとを具備した
ことを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１の発明では、予め、スクリーンとプリ
ント基板とを接触させておくので、はんだペーストがス
クリーンの裏面側に回り込むことがなく、したがって、
滲みやかすれの発生がない。

【００２４】そして、スクリーン印刷をなした部分を印
刷直後にプリント基板から離間するので、プリント基板
全面のスクリーン印刷完了とわずかな時間差をもってス
クリーン全面の剥離が完了し、タクトタイムが大幅に短
縮する。

【００２５】請求項２の発明では、剥離手段としての一
対のローラは、スクリーンのプリント基板と対向する面
に転接して、スキージとともに移動機構に支持され、ス
キージの移動後部においてスキージとともに移動する。

【００２６】請求項３の発明では、ステージ部は、新た
なプリント基板を支持した状態で上昇駆動し、プリント
基板をスクリーンに密接させる。そして、剥離手段がス
クリーン全面をプリント基板から剥離したあと下降駆動
する。

【００２７】請求項４の発明では、スキージが往復方向
に移動してスクリーン上のはんだペーストを掃引動作す
る。剥離機構はスキージの移動直後に移動すべく往復動
の切り換え時にスキージに対する位置を反転する。

【００２８】請求項５の発明では、プリント基板を昇降
駆動制御されるステージ部に位置決め支持し、印刷パタ
ーンを備えたスクリーンをステージ部上のプリント基板
上に密接し、このスクリーン上にはんだペーストを供給
し、スキージを少なくとも１方向に移動してスクリーン
上のはんだペーストを掃引し、スクリーンの印刷パター
ンからはんだペーストを押し出してプリント基板に印刷
する。スクリーンのプリント基板と対向する面に転接さ
れる一対の剥離ローラを、スキージの掃引動作にもとづ
いて進行させ、印刷直後のスクリーン部位をプリント基
板から離反させる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１および図２は、請求項１、請求項２、請
求項３および請求項５を説明するのに都合がよい。

【００３０】図中１は、ステージ部である。このステー
ジ部１は、その軸方向を垂直方向に向けて配設される、
たとえばエアーシリンダ２と、このエアーシリンダ２の
作動杆２ａ上端部に一体に設けられる支持台３とからな
る。上記エアーシリンダ２の昇降駆動は、ここでは図示
しない制御部によって制御される。

【００３１】支持台３の上面には、はんだペースト印刷
されるべきプリント基板Ｐが、位置決め固定される。支
持台３の上方部位には、支持台３と対向してスクリーン
４が取付けられる。すなわち、このスクリーン４は、た
とえばステンレス材あるいはニッケル材からなるメタル
マスクであり、その肉厚が１００〜１５０μm 程度のご
く薄い、ほとんど膜状のものである。

【００３２】スクリーン４の長手方向両端部は取付け枠
４ａに取付け固定されていて、支持台３が最上部にある
位置で、ここに支持されるプリント基板Ｐと密接する。
そして、スクリーン４は、少なくともプリント基板Ｐの
面積よりも大なる面積を有し、少なくともプリント基板
Ｐ対向部位に、図示しない孔部である所定の印刷パター
ンが設けられている。

【００３３】このスクリーン４の一側端上部には、スク
リーン４上の一側部にはんだペーストを供給する供給装
置５が配置される。この供給装置５は、スクリーン４上
のはんだが消耗した状態を確認して自動または手動に
て、はんだペーストＨを補充供給するものである。

【００３４】さらに、スクリーン４に沿って、スキージ
６と剥離ローラ７を備えた移動機構８が設けられる。こ
の移動機構８は、スクリーン４の長手方向長さ以上の全
長のレール９と、このレール９に移動自在に係合され、
図示しない駆動機構を備えて上記制御部によって駆動制
御されるスライダ１０とから構成される。

【００３５】スキージ６と剥離ローラ７を備えたスライ
ダ１０は、レール９に沿って往復駆動されるようになっ
ている。レール９が上記スクリーン４に沿って設けられ
るところから、スライダ１０はスクリーン４に沿って移
動することとなる。

【００３６】上記スキージ６は、たとえばポリウレタン
ゴム製のものであって、ここでは硬度の低い平形スキー
ジを用いることとする。その板厚は充分に確保され、６
０〜７０°のスキージ角度に形成される。そして、上記
スクリーン４の幅方向寸法とほぼ同一の幅方向寸法を備
えている。

【００３７】このスキージ６は、スライダ１０から垂設
されるシリンダ部１１の作動杆に取付けられる。スキー
ジ６はスクリーン４の上面に接離自在に接触するよう、
その高さ位置がシリンダ部１１を介して正確に設定制御
される。

【００３８】上記剥離ローラ７は一対備えられ、スライ
ダ１０から垂設されるシリンダ部１２の作動杆に枢支さ
れる。これらローラ７は、スクリーン４の両側部下面に
接離自在に転接するよう、その高さ位置がシリンダ部１
２を介して正確に設定制御される。

【００３９】このようにして構成されるはんだペースト
印刷装置であって、支持台３を降下移動して、この上面
部にはんだペースト印刷すべきプリント基板Ｐを載置
し、位置決め固定するそして、支持台３を最上部まで上
昇させ、その位置を保持する。この状態で、プリント基
板Ｐはスクリーン４に密接状態となる。既に、スクリー
ン４上には最低量以上のはんだペーストが供給装置５か
ら供給されている。

【００４０】スライダ１０はスクリーン４の一側端上方
に待機している一方、スクリーン４の両側端下方には一
対の剥離ローラ７が待機している。支持台３が最上部ま
で上昇し、かつ停止したら、スキージ６を取付けたシリ
ンダ部１１を作動して、スキージ６を降下移動する。ス
キージ６先端がスクリーン４に接触してもなお降下移動
を継続して、スクリーン４に対するスキージ印圧をかけ
る。

【００４１】また、スキージ４の一側部においてシリン
ダ部１２が作動して、一対の剥離ローラ７を上昇移動す
る。実際には、プリント基板Ｐから１〜２mm程度高く位
置設定する。剥離ローラ７はスクリーン４に接触され、
この接触部分のみスクリーン４を持ち上げる。

【００４２】すなわち、図２（Ａ）に示すような状態に
なり、ここから実際のスクリーン印刷が開始される。上
記スライダ１０が移動して、スキージ４と剥離ローラ７
とを同時に、図中矢印方向に移動させる。

【００４３】同図（Ｂ）に示すように、スキージ６がス
クリーン４を介してプリント基板Ｐにスキージ印圧をか
けた状態で移動し、スクリーン４上のはんだペーストＨ
を掃引する。

【００４４】スクリーン４に設けられる孔部である印刷
パターンａにスキージ６が到達すると、はんだペースト
Ｈは印刷パターンａを介してプリント基板Ｐ上に供給さ
れて、スクリーン印刷が行われる。

【００４５】このスキージ６の移動に同期して、各剥離
ローラ７は移動する。各剥離ローラ７の位置は、スキー
ジ６の移動方向の後方側に、ある程度の距離を存してい
るとともに、プリント基板Ｐ位置よりわずかに高い位置
を移動するところから、スキージ４によるスクリーン印
刷の直後にスクリーン４をプリント基板Ｐから剥離する
作用、いわゆる版離れをなす。

【００４６】すなわち、スキージ６より前方の部分で
は、スクリーン４とプリント基板Ｐとが密接状態にあ
り、スキージ６と剥離ローラ７との間では、スクリーン
４とプリント基板Ｐとの隙間がスキージ６からの距離に
比例して広がる。

【００４７】スキージ６はプリント基板Ｐに密接してい
るので、はんだペーストＨはスクリーン裏面に滲むこと
なく、正確に印刷される。したがって、品質の高いスク
リーン印刷が行われる。

【００４８】剥離ローラ７は、スキージ６と同時に移動
してスクリーン４をプリント基板Ｐから離反させるの
で、スキージ６のスクリーン印刷完了直後に、スクリー
ン４をプリント基板Ｐから完全に版離れできる。

【００４９】したがって、プリント基板Ｐにスクリーン
印刷を開始してから終了し、また新たなプリント基板Ｐ
にスクリーン印刷を開始するまでの時間、いわゆるタク
トタイムが大幅に短縮される。

【００５０】なお、スキージ６によるスクリーン印刷と
剥離ローラ７のスクリーン版離れを同時進行するにあた
って、特に重要な条件は、スクリーン４がプリント基板
Ｐから離れる速度である、版離れ速度の設定である。

【００５１】ここで、スキージ６（剥離ローラ７）の移
動速度をＶ、スキージ６と剥離ローラ７との距離をＬ、
剥離ローラ７のスクリーン４持ち上げ量をｈ、剥離ロー
ラ７による版離れ速度をｖとすると、 Ｌ ： ｈ ＝ Ｖ ： ｖ の関係となり、したがって、 ｖ ＝ Ｖ・ｈ ／Ｌ ＝ ｈ／Ｌ・Ｖ となる。

【００５２】このように、版離れ速度ｖの設定は、スキ
ージ６（剥離ローラ７）の移動速度Ｖを変えることな
く、スキージ６と剥離ローラ７との距離Ｌおよび剥離ロ
ーラ７のスクリーン４持ち上げ量ｈを調整することによ
り得られることとなる。

【００５３】図３は、請求項４の発明を説明するのに都
合がよい。この場合、プリント基板Ｐを位置決め支持す
るステージ部１は、先に説明したものと同一の構成でよ
いので、各構成部品に同番号を付して新たな説明は省略
する。

【００５４】印刷パターンが設けられるスクリーン４も
同一構成のものを、同位置に備える。したがって、スク
リーン４上にはんだペーストＨを供給する供給装置５も
同一の構成である。

【００５５】このスクリーン４に沿って、スキージ６と
剥離ローラ７を備えた移動機構８が設けられる。この移
動機構８は、スクリーン４の長手方向長さ以上の全長の
レール９と、このレール９に移動自在に係合され、図示
しない駆動機構を備えて上記制御部によって駆動制御さ
れるスライダ１０と、このスライダ１０に設けられ、か
つスキージ６と剥離ローラ７を備えた反転機構であるタ
ーンテーブル１３とから構成される。

【００５６】すなわち、移動機構８と、スキージ６およ
び剥離ローラ７の構成作用は、先に説明したものと全く
変化ない。ただし、スキージ６および剥離ローラ７を支
持するターンテーブル１３は、スライダ１０が往動した
あと１８０°回動して、スキージと剥離ローラの位置を
反転させる。そして、スライダ１０が復動したあと再び
１８０°回動して、スキージ６と剥離ローラ７の位置を
再反転させるようになっている。

【００５７】図に示すように、スライダがＡ方向へ移動
するとき、必ずスキージ６が剥離ローラ７に対して移動
方向の前部側にあり、先に説明したように、スキージ６
によるスクリーン印刷の直後に剥離ローラ７によるスク
リーン版離れ作用が行われる。

【００５８】Ａ方向の作用が終了したあと、ターンテー
ブル１３が回動する。したがって、スキージ６と剥離ロ
ーラ７の位置が反転する。そしてスライダ１０がＢ方向
へ移動を開始するので、今度もスキージ６が剥離ローラ
７に対して移動方向の前部側にあり、スキージ６による
スクリーン印刷の直後に剥離ローラ７によるスクリーン
版離れ作用が円滑になされる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項５の発明によれば、プリント基板にはんだペーストを
スクリーン印刷するにあたって、滲みやかすれのない確
実な印刷を可能にして信頼性の向上を図るとともに、タ
クトタイムの短縮を実現して生産性の向上を得るはんだ
ペースト印刷装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示す、はんだペースト
印刷装置の概略の構成図。

【図２】（Ａ）は、スキージと剥離ローラの移動開始状
態の説明図。（Ｂ）は、スキージと剥離ローラの移動中
の説明図。

【図３】第２の発明の一実施例を示す、はんだペースト
印刷装置の概略の構成図。

【図４】従来例の、はんだペースト印刷の説明図。

【図５】（Ａ）は、さらに異なる従来例のはんだペース
ト印刷の説明図。（Ｂ）は、同図（Ａ）とは異なる状態
でのはんだペースト印刷の説明図。

【符号の説明】

Ｐ…プリント基板、１…ステージ部、４…スクリーン、
５…はんだペースト供給装置、６…スキージ、７…剥離
ローラ、１３…ターンテーブル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板を位置決め支持するステージ
   部と、 印刷パターンを備え、上記ステージ部に位置決め支持さ
   れたプリント基板上に密接されるスクリーンと、 このスクリーン上にはんだペーストを供給する供給手段
   と、 少なくとも１方向に移動してスクリーン上のはんだペー
   ストを掃引し、上記スクリーンの印刷パターンからはん
   だペーストを押し出してプリント基板に印刷するスキー
   ジと、 このスキージの掃引動作にもとづいて移動され、スキー
   ジの移動方向後方側のスクリーンをプリント基板から離
   反させる剥離手段とを具備したことを特徴とするはんだ
   ペースト印刷装置。
2. 【請求項２】上記剥離手段は、上記スクリーンのプリン
   ト基板と対向する面に転接する一対のローラであって、
   上記スキージとともに移動機構に支持されることを特徴
   とする請求項１記載のはんだペースト印刷装置。
3. 【請求項３】上記プリント基板を位置決め支持する上記
   ステージ部は、昇降駆動制御されることを特徴とする請
   求項１記載のはんだペースト印刷装置。
4. 【請求項４】上記スキージは、上記スクリーン上を往復
   方向に移動してはんだペーストを掃引し、上記剥離機構
   は、スキージの往復方向の切り換え時に移動してスキー
   ジの移動方向後方側に位置することを特徴とする請求項
   １記載のはんだペースト印刷装置。
5. 【請求項５】プリント基板を位置決め支持し、昇降駆動
   制御されるステージ部と、 印刷パターンを備え、上記ステージ部に位置決め支持さ
   れたプリント基板上に密接されるスクリーンと、 このスクリーン上にはんだペーストを供給する供給装置
   と、 少なくとも１方向に移動してスクリーン上のはんだペー
   ストを掃引し、上記スクリーンの印刷パターンからはん
   だペーストを押し出してプリント基板に印刷するスキー
   ジと、 上記スクリーンのプリント基板と対向する面に転接さ
   れ、上記スキージの掃引動作にもとづいて進行され、ス
   キージの移動方向の後方側のスクリーンをプリント基板
   から離反させる一対の剥離ローラとを具備したことを特
   徴とするはんだペースト印刷装置。