JPH1051125A - はんだペースト印刷用マスク及びはんだペースト印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、はんだペースト印刷における、印
刷の良否等を的確に把握できるように構成したはんだペ
ースト印刷用マスクとこれを用いたはんだペースト印刷
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 はんだペースト印刷用のマスク１に予め
ゲージ用パターン１ａを形成配置することによって、そ
のゲージ用パターン１ａによって、印刷された基板２面
をチェックできることから、迅速に印刷状態を把握する
ことができる。また、上記ゲージ用マスク１ａを採用し
て基板２上に印刷を行うことによって、はんだペースト
刷配線基板２の製造効率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲージ用パターン
を設けたはんだペースト印刷用マスク、及びはんだペー
スト印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度実装化された電子機器で
は、集積回路（ＩＣ）部品を搭載した回路基板が組み込
まれることが多い。その基板へのＩＣ等の電子部品の装
着には、リフロー法によるはんだ（半田）付けが多用さ
れている。リフロー法は、はんだペーストを、基板上に
載置したメタルマスク等のマスクを介して塗布印刷し、
そのはんだペーストの印刷された基板上に電子部品を粘
着させ、加熱炉内ではんだペーストを溶融させることに
よって部品接続を行うはんだ付け法である。従って、マ
スクに形成されたスリット状の開口部パターンは、予め
基板上に形成された部品接続端子等のパターンに対応し
ており、部品接続端子等の実際のパターン面には金メッ
キが施されている。

【０００３】このように、はんだペースト印刷装置で
は、マスクに形成された開口部にはんだペーストを押し
込むことによって、基板面にはんだペーストが塗布され
たが、基板面に塗布されるはんだペーストそのものは、
周知のようにチキソトロピー（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ）
性を有するとともに、周囲温度によってもその粘度が変
化した。従って、はんだペーストの粘度によって、塗布
印刷のやりやすさや塗布印刷の仕上がり具合は、大きな
影響を受けた。

【０００４】はんだペーストの粘度管理の困難さは、は
んだペーストそのものの特質によることはもとよりでは
あるが、はんだペーストのマスク上への供給から版離れ
までの一連の印刷工程の中で、はんだペーストの形態は
様々に変化するとともに、はんだペーストはマスクに接
触したり、あるいは基板に接触したり様々である。

【０００５】マスクや基板は固有の熱伝導率を有するも
のであり、これらに接触するはんだペースト自体はその
マスクや基板により熱を奪われるから、繰り返し行われ
る塗布印刷や版離れの工程の中で、常に適度な粘度を維
持するのは容易でなかった。

【０００６】従って例えば、粘度の高い状態での塗布印
刷では、はんだペーストがマスクの開口部の壁面に付着
して残存し、はんだペーストがマスクから離れ落ちない
ため、基板での印刷がきれいに行われず、かすれた印刷
が行われる場合がある。また、はんだペースト自体は、
空気への接触によっても劣化し、適度な粘度が得られな
くなりマスクの開口部に入りにくくなるから、新しいは
んだペーストとの交換を必要とした。

【０００７】また、はんだペーストの粘度が低過ぎる
と、はんだペーストがはんだ印刷時に基板面の所定の印
刷パターンからはみ出したり、あるいは滲み（にじみ）
出たりする不都合も生じ、時折マスク裏面に流れたはん
だペーストをきれいにふき取る作業を必要とした。ま
た、基板面とマスク面とを全体的に密着させるコンタク
ト法での塗布印刷では、メタルマスク等のマスクは枠体
に張られているものの、使用回数が多くなるとゆるみが
生じ印刷パターンがずれてしまうことがあった。

【０００８】従って、基板面にはんだペーストがどのよ
うに印刷されたかその状態の確認や、その印刷面のずれ
等印刷精度の確認を必要とするが、従来は、実際に印刷
されたパターンの状態を必要に応じ綿密に検査したり、
予めテスト用の印刷パターンを形成したマスクを用意
し、製造工程の途中でテスト用に用いるが、いずれにし
ても、基板面上に実際に印刷された実パターンの塗布印
刷状況から、その良否や精度を判断していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】印刷精度等の印刷状態
の検査や確認は、個々の塗布印刷ごとに行うことも考え
られるが、多数の基板の塗布印刷を効率良く行うには、
連続して塗布印刷された基板の中から抜き取りによって
行われる。

【００１０】抜き取りによる塗布印刷状況のチェック
は、結局、塗布印刷後しばらく経過してから行うことに
なる。従って、その抜き取り検査時にも、塗布印刷製造
は進行しているから、仮に欠陥が発見されても、その間
も不良品の製造は続いているので、その欠陥等の不具合
や印刷精度低下の原因が確認しにくいといった欠点を有
していた。特に、金メッキされた基板のパターン面上に
塗布されたはんだペーストの印刷状態は、印刷面の色合
いや質感が似ているので、目視では印刷精度をチェック
するには、容易ではなくまた相当の時間を要した。

【００１１】このことは、例えば、基板のマスクの下底
面にはんだペーストが回り込み、印刷がはみ出したり滲
んだりしたときも同様で、いつの時点でマスク下底面を
布で拭いて清掃すべきか迷うことが多く、的確な対処が
取りにくいので改善が要望されていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、第１の発明は、はん
だペーストが印刷される基板にこの基板上のはんだペー
ストの印刷される箇所に対応して形成された開口部を有
し、この開口部を介して基板にはんだペーストを供給す
るはんだペースト印刷用マスクにおいて、開口部面積の
異なる複数個の開口部が並設して設けられたゲージ用パ
ターンを実用パターン形成領域外の基板上にはんだペー
ストを印刷する位置に形成配置したことを特徴とする。

【００１３】この第１の発明は上記のように、印刷用マ
スクに、本来印刷すべき実用パターンのほかに、印刷状
態の検査用にゲージ用パターンを実用パターン形成領域
外の印刷位置に形成配置したものである。従って、印刷
状態のチェック専用のパターンを構成したので、はんだ
ペーストの滲み等によるパターンの崩れ状態はもちろん
のことパターン間の間隔が規定値通り確保されているか
等、金メッキされたパターン上では分かりにくいこと
も、容易にまた確実にチェックすることができる。

【００１４】また、そのゲージ用パターンによる印刷状
態のチェックは、実用パターンにおける印刷状態を予測
させるものである。従って、ゲージ用パターンによる塗
布印刷状態の変化を見るだけで、はんだペーストの劣化
状況や、マスク裏面への滲み状況の進行過程を把握する
ことができるから、マスクによる印刷工程管理の効率化
が可能である。

【００１５】第２の発明は、はんだペーストが印刷され
る印刷面を有する基板を前記印刷面と異なる面で保持す
る保持手段と、はんだペースト印刷用の開口部を形成し
たマスクを前記基板上に位置決め載置するマスク載置手
段と、マスク上に供給されたはんだペーストをマスク開
口部に押し込むスキージと、このスキージにより前記開
口部にはんだペーストが押し込まれたマスクを基板から
剥がす版離れ手段とを備えたはんだペースト印刷装置に
おいて、前記マスクは、開口部面積の異なる複数個の開
口部が並設して設けられたゲージ用パターンを実用パタ
ーン形成領域外の基板上にはんだペーストを印刷する位
置に形成配置したことを特徴とする。

【００１６】この第２の発明によれば、第１の発明と同
様に、印刷状態の検査用にゲージ用パターンを実用パタ
ーン形成領域外に形成配置したので、必要に応じ、的確
な印刷状態の検査ができ、またマスクの清掃時期やはん
だペーストの交換時期の予測等も容易となるはんだペー
スト印刷装置を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のはんだペースト印
刷用マスク及びハンダペースト印刷装置の一実施の形態
を図１乃至図５を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明によるはんだペースト印刷
用マスクの一実施の形態を示す平面図、図２は図１のＡ
−Ａ線から矢印方向を見た断面図である。

【００１９】すなわち、メタルマスク等のマスク１は、
印刷対象物である基板２上に載置される。これらマスク
１に形成された開口部パターンと基板２上の印刷パター
ンとは、互いに正確に重なるように位置合わせされた状
態で、塗布印刷されることが要求される。基板２には、
はんだペーストが塗布印刷される範囲すなわち印刷領域
２ａがあるが、その基板２上の印刷領域２ａの外側の位
置に、ゲージ用パターン印刷領域２ｂを設け、このゲー
ジ用パターン印刷領域２ｂに対応する位置のマスク１に
図３に示すゲージ用パターンを形成配置した。

【００２０】ゲージ用パターンは図３に示したように、
長さＴで互いに幅Ｄの異なる開口部１ａを複数個（この
実施の形態では６個）、間隔ｄをなして列状に配置して
形成されている。つまり、開口部面積の異なる複数個の
開口部を並設して設けてある。 従って、スキージによ
る塗布印刷の一操作で、実用パターンの印刷領域２ａと
ともにゲージ用パターンの印刷領域２ｂも塗布範囲とな
り、実用パターンとともにゲージ用パターンが基板２面
に塗布印刷される。

【００２１】ゲージ用パターンは、互いに実パターンが
異なるマスクにおいても、共通した同一パターンで構成
できる。一般に、基板２上の印刷パターンには、いろい
ろな線幅や線間隔のパターンが描かれているから、ゲー
ジ用パターンの形状も、開口部１ａの幅Ｄや相互の間隔
ｄは実用パターンに対応して複数種設けられている。

【００２２】従って、このゲージ用パターンによって塗
布印刷された基板２面の印刷パターンを検査することに
よって、印刷パターンの崩れやはみ出し印刷の有無等、
印刷状態を的確に把握することができる。

【００２３】ゲージ用パターンによって印刷された基板
２の印刷領域２ｂは、実用パターンの印刷領域２ａの外
側ではんだペーストが印刷されるところに位置するの
で、金メッキ等が施された部品接続端子等の実パターン
とは相違し、印刷塗布状態は見やすく、目視によっても
比較的容易に良否の判別が可能である。従って、ＣＣＤ
カメラを用いた画像認識装置による開口部１ａ間の塗布
印刷された状態での間隔測定などによる印刷精度のチェ
ックも容易である。

【００２４】また、印刷精度の低下等、印刷状態の劣化
は突然発生することは少なく、一般的には徐々に進行す
る。従って、その印刷状態の劣化した現在の状況からは
んだペーストの交換時期や、マスク裏面の清掃時期を推
し量ることもできる。

【００２５】基板２面へのはんだペースト印刷操作の動
作を、図４に示したはんだペースト印刷装置を参照して
説明する。図４は図１乃至図３に示したマスクを使用す
るはんだペースト印刷装置の一実施の形態を示す側面図
である。

【００２６】まず、印刷面を上にした基板２は保持手段
であるＺ軸テーブル３によって下方から保持されてい
る。Ｚ軸テーブル３は円筒座標移動型ロボット４に取り
付けられ、円筒座標移動型ロボット４は、搬送路５上を
移動してＺ軸テーブル３上の基板２を搬送させてくると
ともに、Ｚ軸方向すなわち上下方向への移動と、軸中心
にθ方向に回動して位置調整を行うものである。

【００２７】マスク１には位置合わせパターン１ｂが基
板２上に位置する場所４カ所に形成されている。従って
基板２は、位置合わせパターン１ｂのパターン認識によ
る位置補正による円筒座標移動型ロボット４の制御によ
り、Ｚ軸テーブル３とともに上下移動及びθ方向への回
動が調整されつつ位置決めされ、メタルマスク等の印刷
用のマスク１に密着するように構成される。マスク１は
０．１ｍｍ程度の厚さで、矩形状の枠体１１に強く張ら
れている。枠体１１に張られたマスク１は、図示しない
直交座標型ロボットのＸ−Ｙテーブルに支持されてお
り、前記基板２との間で相対的な位置決めが行われる。
もっとも、基板２は、円筒座標移動型ロボット４に載置
されて搬送され位置決めされるので、マスク１を支持し
たＸ−Ｙテーブルの位置調整はわずかで良い。

【００２８】次に、マスク１の上には、機械的供給手段
あるいは人手によりはんだペースト４が供給され、スキ
ージ５とそれをＸ方向へ移動させる移動機構６により、
ゲージ用パターンとともにマスク１の開口部へ、はんだ
ペースト４が押し込まれる。この後、マスク１と基板２
を引き離し、いわゆる版離れにより基板２への塗布印刷
は終了する。

【００２９】なお、Ｚ軸テーブル３上の基板２は、図５
にその要部を拡大して示したように、一端部が固定支持
部３ａに当接し、また他端部はＺ軸テーブル３上の基板
２の大きさに応じてその取り付け固定位置を可変できる
ように、ねじ３ｂによるねじ止め部材３ｃにより挟持さ
れるように構成され、基板２上に保持される。

【００３０】マスク１の開口部１ａは、例えばＩＣチッ
プリード接続用のパッドである基板２に形成された接続
パターン２ａの上に位置し、その接続パターン２ａ上
に、はんだペーストをマスク１の板厚にほぼ等しい厚さ
に塗布印刷される。

【００３１】また、スキージ７にはエアシリンダからな
る上下移動機構７１が設けられ、スキージ７はこの上下
移動機構７１とともにスキージ保持器７２に保持されて
いる。上下移動機構７１は、マスク１面に対し、適度の
押圧が加えられるように構成される。スキージ保持器７
２はスキージ駆動機構８のボールねじ８１に取り付けら
れ、このボールねじ８１がモータ８２の回転駆動によっ
て、左右（Ｘ軸）方向に移動自在に構成される。

【００３２】従ってスキージ７はマスク１面に対し、適
度な押圧（接触圧力）を加えつつ、塗布印刷方向（矢印
Ｘ方向）に一方向または双方向に適宜移動することによ
って、マスク１上のはんだペースト６は開口部１ａに押
し込まれ、基板２面に塗布印刷される。

【００３３】はんだペースト６が基板２の所定の印刷面
に塗布された後、Ｚ軸テーブル３は円筒座標移動型ロボ
ット４の操作により下方に降下し、基板２をマスク１か
ら引き離すいわゆる版離れが行われる。

【００３４】このとき、上述したように、マスク１は互
いに異なる幅の開口部１ａを複数個配置したゲージ用パ
ターンを実パターン形成領域外に形成配置したので、そ
のゲージ用パターンの基板２上での印刷状態をチェック
ないし検査することによって、印刷精度を容易に検査す
ることができる。

【００３５】なお、上記実施の形態では、基板１はＺ軸
テーブル３に搭載されて搬送されてくるように構成した
が、基板２の位置は予め定められていて、逆にマスク１
側が搬送されてくるように構成しても良い。

【００３６】また、Ｚ軸テーブル３がθ方向に回動する
ように説明したが、マスク１を調整移動させる図示しな
いＸ−Ｙテーブルがθ方向に回動するように構成しても
良い。

【００３７】このようにして、ゲージ用パターン印刷領
域２ｂにおいてマスク１へ形成されたゲージ用パターン
は、図示しないＣＣＤカメラや画像処理装置などから構
成されるパターン認識装置により、印刷状態の検査しか
すれや干渉がないかをチェックし、またそれぞれスリッ
トで形成されたパターンの間隔を測定して印刷精度をチ
ェックすることができる。

【００３８】以上説明のように、本発明によるはんだペ
ースト印刷用マスク及びはんだペースト印刷装置は、い
かなる印刷パターンからなる基板であっても、常に特定
されたゲージ用パターンによる印刷面が基板上に形成さ
れるので、基板印刷製造の中で、当初良好な印刷状態で
あっても、次第に印刷状態が劣化する状況が容易に把握
することができる。

【００３９】はんだペーストのかすれや塗布印刷に干渉
がある場合等、印刷状態が劣化した場合には、一旦マス
ク１下底面の清掃を行ってからはんだペースト印刷を行
うが、本発明によれば、各マスクは時系列上で監視しや
すくなり、印刷工程が進む中で、印刷状態の変化をゲー
ジ用パターンによる印刷結果を継続的に読み取ることに
より、マスクの清掃時期を判断する重要な手掛かりを得
て、適切なタイミングでのマスク清掃が可能となる。

【００４０】なお、図３にゲージ用パターンの１例を示
したものであるが、ゲージパターンで印刷された後の印
刷状態を検査できるものであれば、図３のような長方形
に限らず、互いに線幅の異なる半円形状や楕円形状など
またそれらの間隔も種々変更して構成することができ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、マス
クにゲージ用パターンを形成したことにより、印刷直後
の状態を効率的に検査することができるので、印刷状態
の点検保守が容易となり、製造の効率化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるはんだペースト印刷用マスクの一
実施の形態を示す平面図である。

【図２】図１に示したマスク及び基板をＡ−Ａ線から矢
印方向を見た断面図である。

【図３】図１のマスクに形成されたゲージ用パターンを
示す平面図である。

【図４】本発明によるはんだペースト印刷用マスクを用
いたはんだペースト印刷装置の一実施の形態を示す側面
図である。

【図５】図４に示す装置の要部拡大図である。

【符号の説明】

１ マスク １ａ 開口部 ２ 基板 ２ａ 実用パターン形成領域 ２ｂ ゲージパターン印刷領域 ２ｃ 位置合わせパターン ３ Ｚ軸テーブル ４ 円筒座標移動型ロボット ５ 搬送路 ６ はんだペースト ７ スキージ ８ スキージ駆動機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだペーストが印刷される基板にこの
   基板上のはんだペーストの印刷される箇所に対応して形
   成された開口部を有し、この開口部を介して基板にはん
   だペーストを供給するはんだペースト印刷用マスクにお
   いて、 開口部面積の異なる複数個の開口部が並設して設けられ
   たゲージ用パターンを実用パターン形成領域外の基板上
   にはんだペーストを印刷する位置に形成配置したことを
   特徴とするはんだペースト印刷用マスク。
2. 【請求項２】 はんだペーストが印刷される印刷面を有
   する基板を前記印刷面と異なる面で保持する保持手段
   と、はんだペースト印刷用の開口部を形成したマスクを
   前記基板上に位置決め載置するマスク載置手段と、マス
   ク上に供給されたはんだペーストをマスク開口部に押し
   込むスキージと、このスキージにより前記開口部にはん
   だペーストが押し込まれたマスクを基板から剥がす版離
   れ手段とを備えたはんだペースト印刷装置において、 前記マスクは、開口部面積の異なる複数個の開口部が並
   設して設けられたゲージ用パターンを実用パターン形成
   領域外の基板上にはんだペーストを印刷する位置に形成
   配置したことを特徴とするはんだペースト印刷装置。